基于熱電偶精度高現場(chǎng)溫度參數采集

摘要:E型熱電偶作為一種價(jià)格低廉、構造簡(jiǎn)易、溫度測試范圍廣的測溫元件。被廣泛使用于工業(yè)現場(chǎng)溫度參數采集中，在此基礎上引入ADAM模塊可以為溫度參數的現場(chǎng)采集提供便利.實(shí)現現場(chǎng)溫度參數的遠程控制。本文對基于熱電偶的現場(chǎng)溫度參數采集方法進(jìn)行了研究，結果表明，采用K型熱電偶并在測溫系統中引入ADAM模塊，可以提高溫度采集的精度。在工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)溫度采集領(lǐng)域中可以得到廣泛應用。
        隨著(zhù)現代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的日益進(jìn)步，溫度采集在石油化工、冶金制造、機械等領(lǐng)域的地位日趨重要。通常進(jìn)行溫度采集的電于元件主要包括熱電阻和熱電偶兩種類(lèi)型，其中熱電偶由于具有較高的測溫精度,寬泛的溫度范圍和簡(jiǎn)易的組成構造而被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)測溫系統中，目前經(jīng)常使用的熱電偶主要有S型、R型、B型、K型、N型、E型、J型及T型等8種型號,其中K型熱電偶成本低廉,熱電勢-溫度特性?xún)?yōu)良,因而應用普遍”。
        在某些特殊的生產(chǎn)環(huán)境下，如高溫爐膛、石油加熱、蒸餾設備，由于高溫高壓等苛刻環(huán)境的限制無(wú)法實(shí)現溫度的直接測量。將計算機技術(shù)應用于基于熱電偶的現場(chǎng)溫度測量系統,采用ADAM模塊，可以實(shí)現對生產(chǎn)現場(chǎng)溫度參數的遠程化監測和控制,實(shí)現特殊環(huán)境下的數據采集。
本文提出一種工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)溫度參數采集方法,該方法在測溫系統中用K型熱電偶，同時(shí)引入ADAM模塊。通過(guò)分析采集數據精度可證明所提出方法可進(jìn)行嚴苛現場(chǎng)環(huán)境下精度高的溫度數據采集,實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程遠程控制的目標。
1現場(chǎng)溫度參數采集系統的構成
       圖1所示為現場(chǎng)溫度參數采集系統組成的示意圖，如圖所示，其中熱電偶采用K型熱電偶,其溫度采集靈敏度為40μV/C,最大可以達到1300℃的測試溫度，溫度參數通過(guò)熱電偶轉換為電信號，K型熱電偶溫度與熱電勢變化率的關(guān)系如圖2所示，可以看出K型熱電偶的熱電勢變化率隨溫度變化呈現出明顯的非線(xiàn)性特點(diǎn)，因此使用前需要對熱電偶進(jìn)行調零并增大電壓，使熱電勢變化率隨溫度進(jìn)行線(xiàn)性變化;ADAM模塊與現場(chǎng)的熱電偶相連，不需要變送器即可將熱電偶轉換的電信號傳輸至計算機中，此外ADAM模塊還可以對信號經(jīng)行放大和濾波處理，以及輸出數字信號和通訊的功能;在A(yíng)DAM和計算機之間還存在一-個(gè)轉換模塊，這是應為二者所采用的傳輸協(xié)議不同，前者為RS-485型，而后者為RS-232型，該轉換模塊為插卡式1/O板，作用在于將ADAM信號轉化為計算機可以識別的信號。

2現場(chǎng)溫度參數采集系統ADAM模塊程序設計
       圖3所示為溫度采集系統中ADAM模塊的程序設計示意圖，在A(yíng)DAM模塊開(kāi)始使用之前，必須設置各個(gè)相關(guān)參數，如地址,波特率，輸人等。參數設置程序由模塊相關(guān)的專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行操作，當參數設置結束后，需要根據實(shí)際應用的要求進(jìn)行程序設計。本文研究的現場(chǎng)溫度參數采集系統的程序采用VisualC++經(jīng)行設計,于程序設計包括接口端，熱電偶測量范圍、溫度數據采集時(shí)間間隔、通道、數據轉化等參數設置，串口,調零，溫度數據采集過(guò)程，處理采集數據，回放溫度數據等，其中現場(chǎng)溫度參數采集時(shí)間間隔的程序設計尤為重要。首先需要采用Timer控件，在窗體中采用該控件，對溫度數據采集間隔的時(shí)間屬性經(jīng)行相應的設置，之后在Timer__Timer()進(jìn)程中編寫(xiě)人數據讀取程序，最終可實(shí)現間隔固定的現場(chǎng)溫度參數采集。需要指出的是,通過(guò)設計得到的實(shí)際間隔時(shí)間是Timer控件中Interval屬性的值加上運行數據讀敢程序所需時(shí)間的總和。

       當溫度數據采集結束后,需要對其格式進(jìn)行轉換，之后存儲于具有多維特征的數據組當中，記錄繪圖后,建立數據庫。由于系統具有回放功能，因此可以對數據采集過(guò)程中的任意一個(gè)時(shí)刻經(jīng)行調取。此外，由于系統是在A(yíng)DMAPI.BAS中進(jìn)行模塊數據的定義，因此需要在項目中加入該文件,當模塊數量不止一個(gè)時(shí)，還需要對該程序進(jìn)行多次重復。為了方便數據的統計管理，還可以直接將通過(guò)熱電偶獲得的現場(chǎng)溫度參數數據寫(xiě)人特定的數據庫當中。
3精度分析.
       本文以某型號制冷恒溫槽為例對采用文中所提方法進(jìn)行現場(chǎng)溫度參數采集的精度經(jīng)行了分析，首先將K型熱電偶放人槽中，熱電偶另一端放置于小槽中并設定溫度為10℃，將恒溫槽的升溫速率設定為10℃/min,由所設計的系統經(jīng)行熱電勢值采集,之后通過(guò)計算得到不同溫度條件下的電勢平均值;采用拉格朗日插值法對熱電偶電勢/溫度曲線(xiàn)進(jìn)行擬合。對擬合后的曲線(xiàn)采用軟件進(jìn)行處理,獲得相應的真實(shí)溫度。表1所示為該溫度采集系統的精度分析表。

      從表1可以看出系統采集的現場(chǎng)溫度參數值與真實(shí)值之間的偏差處于土0.1℃范圍內,相對誤差小于4‰,說(shuō)明采用該方法經(jīng)行現場(chǎng)溫度采集的精度較高,完全符合工業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)溫度遠程化采集應用的要求。
4結語(yǔ)
        現代工業(yè)生產(chǎn)對溫度采集技術(shù)要求日益提高，然而由于高溫高壓等嚴苛環(huán)境的限制，使得現場(chǎng)溫度采集較為困難，K型熱電偶作為一種溫度采集電子元件被廣泛應用于溫度數據采集過(guò)程中，采用K型熱電偶并引人ADAM模塊可以實(shí)現現場(chǎng)溫度參數采集的遠程化監控和控制。通過(guò)對采集值和真實(shí)溫度的對比分析可以看出采用該方法進(jìn)行溫度采集的精度較高,符合現場(chǎng)溫度的采集的應用要求。