在幾何量計量中,環境條件的變化,尤其是溫度變化對測量精度的影響很大。幾何量計量中的計量器件的標定值定義為器件在20℃時的尺寸,這不僅要求測量時監測周圍環境溫度,保證其沒有大的波動和快的變化,而且要求隨時監測測點的溫度場。例如:鋼的膨脹系數為11.5×10-6/℃,在對量塊、線紋尺等計量器具的測量中,若溫度測不準就不能準確知道由于溫度變化引入的尺寸變化量,就會影響計量器具的正常使用。因此,在保證環境溫度無過大或過快變化的同時,還應對測量值按測量時測點的溫度對其進行修正,消除溫度偏差帶來的影響,保證測量值的準確可靠。此外,在坐標機和精密數控機床的檢定或校準時,也要求對溫場進行監測。
我們正是根據這些需要,研制出了便攜式多通道電子溫度計。
1便攜式多通道電子溫度計的特點
(1)機構緊湊、使用方便。其體積僅相當于一本普通字典,便于攜帶;使用時直接接220V交流電源。
(2)貼附式探頭。探頭為一組內嵌傳感器和磁性材料的圓柱形金屬塊,可貼附于工作臺、測量儀器或被測物體的表現,直接反映被測物的溫度。
(3)具有多個通道。將探頭任意放于空間不同的位置,可循環檢測,也可隨時任意選擇顯示監測測點的溫度變化。
(4)采用了新型的、線性好的溫度傳感器。
2測量原理
測量原理如圖1所示,包括溫度傳感器、電流電壓轉換、比例放大、邏輯控制部分、顯示和通道選擇開關。
傳感器為電流型溫度傳感器,具有較好的線性,在選定范圍內其電流隨溫度的變化幾乎為一直線。利用電流電壓轉換,將線性電流信號轉換為線性電壓信號;再對此電壓信號進行比例放大,并在放大過程中進行校準,校準電路具備溫度補償功能以便獲得準確的溫度電壓信號,以保證測量結果的準確穩定可靠。通道選擇開關與邏輯控制部分的延時電路相連,邏輯控制部分還包括通道預置、通道顯示和邏輯選通等電路,其中邏輯選通電路將與通道顯示一致的電壓信號接到數字化電路部分,經A/D轉換將電壓信號轉換為可在數字表頭上顯示的邏輯值;用數字表頭顯示指定通道的測量結果,即溫度測量值。
系統的校準、比例放大和溫度補償采用一體化設計,使得電壓信號放大、校準與溫度補償一次完成,簡化了電路的設計,從而提高了設備的可靠性。
3系統校準
系統校準時將各路溫度傳感器與一臺鉑電阻標準溫度計的探頭同時浸于同一小油槽中,首先把油槽置于冰水混合物中,調整相應電位器使各個通道的溫度顯示與鉑電阻溫度計的值相一致;再將油槽置于常溫水中,調整相應電位器使各個通道的溫度顯示與鉑電阻溫度計的值相一致。因在使用范圍內,傳感器線性很好,對溫度計定標為兩點校準即可。經多次反復校準,并進行一定時間的老化過程可以保證定標精度。
我們對其中一臺已定標溫度計在0℃～20℃與鉑電阻進行比較測得線性誤差如圖2所示,由圖上可以看出此溫度計的線性和一致性完全符合精度要求。
4結束語
本便攜式多通道電子溫度計經多家用戶長期使用,測量結果穩定可靠。使用戶能夠及時對測量值進行修正,保證了測量值準確可靠,受到用戶的好評。有的使用單位把它與國外同類溫度計相比較,其技術性能和精度相近,性能價格比好。
因幾何量測量與工業生產有密切的關系,因此,對溫度的監測不僅對保證幾何量計量精度有著重要的意義,而且對保證工業產品的質量起著重要的作用。
