热量表的流量自动标定系统的设计

生两路3.3V电源分别给单片机和光电接收电路供电。

为实现恒温水箱的温度控制需要采集恒温水箱的温度。采用铂电阻PT1000温度传感器测量水温。本系统温度采集电路采样恒流驱动模式，如图4所示。为避免PT1000传感器长期工作的情况下自热而影响到测温精度，设计恒流源的输出电流在5mA以内。图4中左边的运放组成恒流源电路。右边的运放组成差分放大器以增加共模抑制比，电压放大倍数为R17/R16(其中R15=R17，R14=R16)。

　　系统软件

　　单片机软件的设计

　　系统上电以后首先进行单片机初始化设置，主要包括定时器、串口通信模块和基本输入输出口的工作模式选择与相关变量的初始化，初始化完毕后通过串行通信接口读取上位机传输的流量点个数、流量点流速与测试时间数据并将其保存至外部存储器中，以便系统脱离上位机启动，数据存储完毕后控制单元首先测试待检测热量表的通信是否正常，若有没通信不上的热量表控制单元将详细信息上传至上位机，并由用户决定标定工作是否继续。整个标定过程完成以后控制单元将不同流量点的流量修正系数与系统时间写入相应热量表，然后上传至上位机。上位机判断热量表是否合格并将标定的详细信息显示于工作界面。

　　由于光电接口在强光下通信会出现异常现象，为了避免死锁现象做了如下处理：控制单元在标定过程中一旦发现通信有问题的热量表，立即通知上位机，通过人机界面询问用户是否继续测试，若用户选择继续测试，控制单元将不再读取有问题的热量表。

上位机软件

　　上位机软件采用MFC(微软的基础类库)的编程方法，充分利用了面向对象技术的优点，MFC类库中各种对象的强大功能足以完成程序中大部分所需要的功能。软件操作界面如图5所示。通过界面中的设置选项可以设定标定的流量点个数、流量点流速和不同流量点的具体标定时间。

　　用户用上位机启动标定过程后，上位机软件通过RS-232接口将标定信息传输给控制单元，控制单元负责标定过程的自动控制，标定完毕再通过RS232接口将数据上传至上位机。

　　系统运行结果与分析

　　采用本系统对大连瑞工微电子公司生产的热量表进行了标定。根据中华人民共和国国家计量检定规程规定，检定的5个流量点q1-q5的选择应为：qmin≤q1≤1.1qmin，0.1qp≤q2≤0.11qp，0.3qp≤q3≤0.31qp，0.9qp≤q4≤1.0qp，0.9qmax≤q5≤1.0qmax，其中qmin为热量表流量测量下限，qp为热量表标称流量，qmax为热量表流量测量上限。表1为本系统在大连瑞工微电子生产现场随机抽取的10块热量表的标定结果。根据国家计量检定规程规定，III级热量表的精度为3%。现场标定中，取相邻流量点修正系数超过3%视为不合格。热量表3在流量点4和5的修正系数不满足要求，热量表6在流量点1和2的修正系数不满足要求，其余热量表均合格。

　　为了验证本系统的标定结果，将这10块热量表送至大连市计量局进行了检定，结果如表2所示。对比表1和表2可以看出，用本系统对热量表的标定结果与计量局热量表标准检定装置的检定结果完全吻合。

　　结语

　　鉴于传统的热量表标定装置大都为手动系统，操作繁琐，标定时间长，且容易引入人为失误的现象，设计了一套热量表流量自动标定系统。系统在整个标定过程中无需人为干涉自动完成，标定时间短，只需30分钟左右，流量修正系数与相关信息的写入也是自动完成，避免了不必要的人为失误。

　　该系统目前已成功应用于大连瑞工微电子公司，经1年多的生产验证，该热量表流量自动标定系统检测结果与国家标准计量单位的检测结果完全一致。该系统具备效率高、成本低、节能、安全可靠、操作方便、维护简单等优点。它的开发满足了热量表生产厂家对产品进行批量自动标定的需要，能极大的提高劳动生产率。