溫度傳感器遠程校準技術初探

1、概述

目前現場計量校準的現狀主要是由上級計量站派檢定員攜帶計量標準儀器到下級計量站和生產現場，以自動化或手動操作的形式進行儀器操作、接線和記錄數據，回到上級計量站后判讀數據，簽署證書，寄送至相關單位。這種目前較為普遍的方法存在的問題是檢定員的人員成本和差旅成本較大，遇到技術問題需要有經驗的專業人員解決，信息傳遞慢，不能同時進行多個地點的現場校準，沒有發揮計量專家的優勢，尤其是在設備和人員有限的情況下，因此發展“遠程校準”具有很實際的意義。

遠程校準通常由現場(或稱就地,主要負責校準數據的采集及校準過程的實施)、網絡(數據傳輸)及遠程方(借助遠程數據訪問對校準過程進行監視、指導和控制)三個部分組成,其基本結構如圖1所示。

本文以溫度傳感器遠程校準為實例，通過該裝置的研制來進一步開展其他專業遠程校準技術的研究。

2、裝置工作原理及硬件框圖

溫度傳感器遠程校準技術主要是針對鉑銅熱電阻的檢定，軟件編寫及數據處理參考JJG229-1998《工業鉑銅熱電阻檢定規程》，通過對標準傳感器的實時采集，判斷溫度源波動度的值，波動度達到采集要求后同時采集標準傳感器和被檢傳感器，最后再對采集數據進行處理，遠程監控PC同步顯示本地采集的數據以及最后的結果處理，軟件編寫流程圖如圖2所示。

整套遠程校準裝置的基本組成框圖如

整個裝置分為三大部分：現場數據采集與設置部分，數據傳輸部分和遠程監控部分。

2.1現場數據采集部分

根據現場測試的特點，多路掃描開關和數字電壓表構成現場數據采集系統，如圖4所示。

本地PC通過RS232與掃描開關通訊，通過GPIB卡與數字電壓表通訊，構成現場的一套數據采集系統，該系統滿足工業鉑銅熱電阻的檢定規程要求。現場端除了數據采集系統及必要的執行元件外，還包括了本地數據采集軟件，具體界面如圖5所示。

該裝置的本地軟件和遠程采集軟件均采用美國NI公司的Labview軟件編寫。在控件使用上選擇Labview中的Datasocket(DS)控件，DS技術是專門面向測量和自動化工程的網絡實時高速數據交換的編程技術，它是基于TCP/IP協議并對其進行高度封裝,摒棄了較為復雜的TCP/IP底層編程,克服了傳輸速率較慢的特點，只需要設置資源定位符URL(Uniform Resource Locator),就可以在局域網和Internet上進行實時傳輸數據,適合于遠程數據采集、控制和數據共享等應用程序的開發，可用于網絡中多個應用程序之間的數據交換。DS通過網絡進行測量數據的共享，它對數據網絡傳輸的操作就像把數據寫入一個文件或從一個文件讀出數據一樣簡單。

本地端軟件提供了通訊設置（掃描開關串口號和數字電壓表GPIB通訊地址）以及標準器的參數設置（標準鉑電阻的系數）功能,硬件參數通訊設置在軟件初始化過程中完成。軟件開啟后調入標準參數計算標準器溫度，并繪制過程溫度變化曲線，如果波動度滿足小于0.04℃/10min即可進入采集狀態，依次采集標準和被檢的電阻值，完成六組讀數，最后根據0℃和100℃的電阻值，計算系數α值，從而判斷傳感器級別，給出結論。

2.2數據傳輸部分

為使數據傳輸準確、快捷，很重要的一環就是選擇合適的網絡接入方式。除了可靠和安全等一般性要求外，還應當考慮遠程校準的一些特殊性。

就目前的情況來看要實現遠程校準首先要求現場與遠程必須都能夠接入互連網，其次如果數據量較大對網絡的要求較高，從帶寬、傳輸速率都要有所提高。本裝置初始試驗在局域網中進行，最終試驗在兩個連接互聯網的場地進行。

2.3遠程數據采集與監控

遠程數據采集與監控指的是遠程端通過應用程序對校準過程進行監視并實施授權范圍內控制。其中包括由校準現場傳來的數據和其它信息的接收，及遠程端與校準現場進行的交互操作。

在使用DataSocket技術進行遠程數據采集之前，服務器端和客戶端計算機上都需要運行DataSocket Server。本程序是基于DataSocket數據綁定的遠程數據采集，在LabVIEW8.2中可以為每一個控件設置DataSocket數據綁定的屬性，利用這個屬性就可以實現不同計算機上相對應的兩個或多個同類型控件之間的DataSocket通信。服務器端和客戶端計算機都既可以作為數據發布者，也可以作為數據接受者，根據用戶的設定而定。下圖為遠程端數據采集界面。

遠程端軟件相當于接收端，裝置使用前先開啟本地端軟件，然后再運行遠程端軟件，通過遠程端軟件發送指令回傳給本地端，本地端軟件接受指令后開始啟動，并實時將數據傳送到遠程端，從而完成整個裝置

的遠程校準工作。軟件的界面上遠程端沒有設備的參數設置一項，但可以對標準器的參數進行遠程設置，其他方面基本類同。最終的檢定原始數據與檢定結果以記事本形式在遠程端保存。

對于遠程客戶端軟件，從目前來看由于受試驗條件等限制，只能開啟一個客戶端，下一步的研究工作中我們會繼續深入研究，開發多個客戶端，使遠程校準技術得到進一步拓展。

3 試驗結果及結論

該裝置在本試驗室的兩個不同試驗室間開展遠程校準試驗，通過對傳感器的現場檢定，遠程端進行操作，三組傳感器測試出最終的檢定數據，最后對遠程校準測試數據的結果處理與原來本地端的基本相同。具體數據比對表如表1所示。

通過上述兩表可以看出被檢鉑熱電阻的電阻值誤差均在 0.001Ω范圍內，且檢定結果都滿足A級指標要求。

4小結

DataSocket技術是本項目實現遠程校準的關鍵技術，它具有傳輸速率快、實時性、使用方便等特點,利用該技術可以很好的實現本地端和遠程端之間的數據交換。本課題以“溫度傳感器的遠程校準”為試點，通過對溫度傳感器的遠程校準技術進一步研究以及隨著計算機和網絡技術的不斷發展，該技術可以在計量行業進行嘗試，改變傳統測試方法，實現計量的網絡化。由于計量過程中仍有一些管理方面特殊性要求，標準器傳遞帶來的麻煩，所以該項目還需要進一步的探索與完善，從而真正意義上改變傳統計量，提高計量工作的整體效率。

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