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基于单片机控制的热源自动测试仪 测试仪技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
摘 要:讨论了一种用于药品质量监测的单片机多点热源自动采集和测试系统,该测试仪器能够在实验室内自动巡回测试30路热源。本文论述了测试系统的构成、工作原理与研发中的主要技术问题。
关键词:多点测温;集成温度传感器;测量精度;单片机

在药品质量监测过程中,热源反应的测温是一项重要内容。药品检测有其特殊性,对测试系统的精度、稳定性、一致性和线性度等指标有着较高的要求。传统老式仪器大多是各类温度计,测试效率和精度都难如人意。根据现场监测要求,研制了基于单片机控制的热源自动测试仪,实现了在实验室内自动巡回测试30路热源,满足了现场测温准确稳定的高标准要求,成功地完成了药检实验室测试仪器的更新换代。

1 测试仪器系统组成与工作原理

本测试仪器的工作原理图如图1所示,对多点测试的热源数据经多路转换开关,送入仪器放大器实现差值放大后,用V/F转换器将电压信号转换成一定频率的脉冲信号,送入8051单片机的T0口,T0为计数器,T1作为定时器,在定时时间内接受脉冲信号,通过V/F转换器实现了高精度的A/D转换,最后将数据送入8051进行分析处理,配合输入与显示模块电路完成多点温度的显示、监测、预警和打印等功能。

为了保证仪器测温的精度、稳定性和线性度等指标,在硬件上主要采取了2个方面的措施。一方面是选择合适的温度传感器,温度传感器的参数性能,是整机性能能否达到设计要求的关键。作为计量仪器不宜选用一般的PN结温度传感器,因为其测温精度、稳定性、线性度和一致性都相对较差,不能满足设计的要求。这里选用了集成温 度传感器AD590KH,其测温精度为0.1℃,测温分辨率为0.01℃,非线性度在0~150℃范围小于0.5%,其参数性能保证了现场采集的热源数据转换成电压信号后的数据精度、稳定性和线性度均高于计量标准。此外,集成温度传感器AD590具有一致性较好特点,用户在仪器使用一定时间后,可方便地自行更换探头。另一方面,在信号选择、传送、放大和A/D转换的过程中,不可避免地要引入一些干扰,使数据产生一定的误差。为了确保仪器整机性能指标符合计量标准要求,对仪器前向通道的结构,器件性能参数指标的选择上都提出了较高的要求,在软件设计上,采用了数字滤波与线性软件校正等手段。

如图1所示,30路温度传感器AD590KH经2片模拟开关4067构成30选1的热源数据选择器,通过8051单片机的P1口的P1.0~P1.4编程控制30路信号的通断,使30路热源数据依次送入仪器放大器AD524,逐一实现差值放大。

仪器设计要求测温分辨率为0.01℃,测温范围为30~40℃,放大器输出电压范围为0~10 V。由于系统对测温参数性能要求很高,为了达到设计标准,放大器采取对信号进行差值放大,差值放大的增益越高,仪器测温输出结果的分辨率和灵敏度就越高,这里把AD524的增益设定为100倍。把30℃温度的测温电压值作为高性能基准电压源LM399的基准电压值Vr接到仪器放大器AD524的反相输入端,作为测温零刻度参考点(LM399的零漂和失调电压均小于5 PPM/℃),仪器放大器同相端接实际现场测器输入电压变化为10 mV,输出电压变化为1 V;温度每变化0.1℃,仪器放大器输入电压变化为1 mV,输出电压变化为100 mV;温度每变化0.01℃,仪器放大器输入电压变化为0.1 mV,输出电压变化为10 mV。

作为一个高性能的计量仪器,对放大器增益的稳定性、失调电压、零漂和非线性失真等参数要求极高,不宜于选用一般精度的运放作为放大器,否则可能由于运放对信号放大这一环节带来的误差,使仪器的参数指标性能下降,达不到计量标准。本仪器选用了高性能参数的AD524作为仪器放大器,AD524的零漂、失调电压和非线性失真等参数指标值极小,使AD524在放大信号过程中产生的误差,在本仪器所要求性能参数的数量级上可忽略不计。

2 V/F转换

系统使用LM331作为V/F转换器,把AD524输出的0~10 V电压,转换成0~100 kHz频率的脉冲信号,送入8051单片机的T0口。测量温度数据与V/F转换后的脉冲信号频率成线性正比关系,温度越高,仪器放大器输出的电压越高,V/F转换器输出的频率值越高。温度为0℃时,仪器放大器输出的电压为0 V,V/F转换后的频率值为0 kHz;温度为40℃时,仪器放大器输出的电压为10 V,V/F转换后的频率值为100 kHz。用V/F转换器实现A/D转换,消除了转换后的数据在送入单片机过程中的干扰,并且通过调整T1口的定时时间,改变T0口计数器接受脉冲的数量,可改变A/D转换的位数。本系统把T1口的定时时间设定为100 ms,使V/F转换器相当于14 b的A/D转换器。通过增大T1口的定时时间,提高了A/D转换的位 数,进而提高了系统测温数据的精度和分辨率。为了更好地改善仪器性能,把定时时间T1增大n倍(n为正整数),将T0口接受的脉冲数据除以n,以实现软件滤波。

此外,本测试仪配有键盘输入及液晶显示模块,使得仪器配置完善,用户操作方便可靠。

3 系统软件

测温系统软件用MCS-51系列汇编语言编制。图2是系统软件的程序流程图。

4 结 语

实践表明,基于上述思路构建的测试系统是正确的、可行的,近半年的时间研制出了该仪器,并使其在以后的稳定运行中满足了设计要求。在系统允许一个探头测量温度数据时间为几秒时,使用V/F转换器,既可以降低仪器成本,又提高了系统性能。

                      北京恒奥德新款打折运动粘度测试仪原理

运动粘度测试仪又称运动粘度测定仪,运动粘度测定器,全自动运动粘度测定仪是测量透明或不透明流体运动粘度的全自动化测试仪器,采用MCS单片机控制,恒温、测试、打印、粘度管清洗和烘干等过程实现全自动化。,仪器符合GB265-88标准。广泛应用于石油、化工、油田、铁路、科研、计量等部门。该仪器测试结果精度高,重复性和再生性好,操作简单方便。

 

原理

本仪器是根据国家标准《GB/T265-88石油产品运动粘度测定法》设计制造的专用测试仪器,适用于测定液体石油产品的运动粘度。仪器具有计时试样运动时间,自动计算运动粘度的终结果。本方法适用于测定液体石油产品(指牛顿液体)的运动粘度,方法是在某一恒定温度下,测定一定体积的液体在重力流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间,粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积,即为该温度下液体的运动粘度。动力粘度可由测得的运动粘度乘以液体在当前温度的密度所得。

 

功能与特点

液晶屏幕,汉字显示,清晰明了,操作简便;

 

键盘设定粘度计常数、控制温度值、微调温度值、试验次数等参数,仪器具有参数记忆功能;

 

采用进口传感器,数字PID控温技术,控温范围宽,控温精度高;

 

不掉电日历时钟,开机自动显示当前时间;

 

网络通讯,遥控、汇表可选功能;

 

试验次数1-6次可调,方便您的试验;

 

试验记录可保存,方便以后查看。


继电保护测试仪检定规范相关介绍

  继电保护测试仪合闸相位角校准、时间测量误差校准均是测试仪标准检定试验项目,下面主要根据继电保护测试仪检定规范介绍合闸相位角校准、时间测量误差校准相关限值要求。

 

  继电保护测试仪的交流电压源、电流源的负载稳定性应满足以下要求:

  1. 交流电流源输出频率为50Hz,负载变化时,输出电流幅值的改变量应小于±0.1%。

  2. 交流电压源输出电压为100V,频率为50Hz,功率因数分别为1、0.4、-0.4时,负载由0~50VA变化时,输出电压幅值的改变量应小于±0.1%。

  3. 交流电流源和交流电压源在1、2规定的情况下,其相位误差应满足下表1的要求。

  继电保护测试仪合闸相位角校准方法

  继电保护测试仪合闸相位角试验接线如图1所示。

  被试继电保护测试仪设置如下:在整组试验中,设置合闸相位角为φ,整定阻抗为5Ω,阻抗角为0,故障类型为A相接地,短路电流为1A(或5A),合闸时,开出1闭合。

  注:50Hz电压和电流一个周波的时间为20ms

 

  示波器设置:直流耦合、外触发方式、单次上升沿触发。开始试验,用示波器记录电压、电流波形(如图2所示),根据波形计算出合闸相位角φ

  

  合闸相位分别设置为0°、30°、60°、90°、180°、270°时,测量实际合闸相位,并至少测量3次观察合闸相位控制的稳定性。

  继电保护测试仪时间测量

  继电保护测试仪的测量时间范围1ms~9999.999s。

  被检继电保护测试仪的测量时间误差应满足以下要求:

  测量时间为1ms<t≤1s时,误差不超过±1ms;

  测量时间为1s<t≤9999.999s时,误差不超过±0.1%。

  检验参数设置

  选择能进行测量动作时间的功能。测量时间时设置的变量应能发生突变,即设置的变量从0或额定值突变到测量动作时间规定的激励量。设置被试继电保护测试仪测量时间的启动和停止的条件。

  设置测试仪的试验参数,测试仪设定三种试验状态:

  第一种状态:输出直流电压为0,交流电压、电流均为0,出发条件选择触发方式为“最大输出时间触发”,最大输出状态时间为1s;

  第二种状态:输出直流电压为0,交流电压、电流均为零,选择触发方式为“开入量翻转触发”,开入量输入只选择“A”;

  第三种状态:输出直流电压为0,交流电压、电流为零,选择触发方式为“开入量翻转触发”,开入量输入只选择“A”。

  设定标准时间间隔发生器输出为单个脉冲宽度。

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