[go: up one dir, main page]

CN108507706A - 一种微纳热电偶自动化批量标定装置 - Google Patents

一种微纳热电偶自动化批量标定装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108507706A
CN108507706A CN201810479129.3A CN201810479129A CN108507706A CN 108507706 A CN108507706 A CN 108507706A CN 201810479129 A CN201810479129 A CN 201810479129A CN 108507706 A CN108507706 A CN 108507706A
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro
nano
thermocouple
calibration
water bath
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810479129.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108507706B (zh
Inventor
顾宁
杨升
何伟男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201810479129.3A priority Critical patent/CN108507706B/zh
Publication of CN108507706A publication Critical patent/CN108507706A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108507706B publication Critical patent/CN108507706B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
    • G01K15/005—Calibration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微纳热电偶自动化批量标定装置，包括温度标准器、恒温水浴槽、零度恒温器、控制器以及计算机；温度标准器、恒温水浴槽、零度恒温器与系统控制器连接，系统控制器与计算机连接。本发明的微纳热电偶支架，解决了现有标定方法无法固定微型无封装热电偶的问题，并且易于扩展为多根热电偶；采用多通道系统设计，相较于传统方法通过电压表只能一次记录单个值，可以在单次标定中同时对多根微纳热电偶进行测量；高度自动化设计，用户只需预先设定好相关参数，剩余工作自动完成，相较于传统的人工标定微纳热电偶方法，提高了标定效率和结果的可靠性。

Description

一种微纳热电偶自动化批量标定装置
技术领域
本发明属于纳米技术领域，尤其涉及一种微纳热电偶自动化批量标定装置。
背景技术
微纳热电偶是一种用于单细胞温度测量的传感器，属于同轴式薄膜热电偶，其测温敏感区域尺度为纳米尺度。宏观尺度下的热电偶，在使用确定的金属材料组成金属异质结后，其热电性质呈现出稳定性，与形貌没有关系。因此，均一性良好的宏观尺度热电偶无需单独标定每一根。但是，微纳热电偶的金属异质结处于微纳尺度，由于某些特殊的效应带来了热电性质在一定程度上的波动。另一方面，对单细胞温度测量具有较高的精度要求，这需要高质量、高精准的传感器。因此，对于微纳热电偶，需要对每一根单独标定获取其热电系数。
由于通常使用的热电偶传感部分都会封装起来保证稳定性，而微纳热电偶的传感部分为保证可以测量细胞温度，对其有尺度要求，因此不能进行封装。目前应用下并没有相应的标定用固定方法，并且现有技术中对微纳热电偶的标定方法，主要是通过人工设置参数、记录仪表读数，在测量多个温度点后拟合出热电系数。由于每一个温度点达到稳定需要一定的时间，且全过程需要有人值守，并且每根微纳热电偶的热电系数都需要获取，势必存在低效率、高错误率等问题。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种微纳热电偶自动化批量标定装置。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种微纳热电偶自动化批量标定装置，包括温度标准器、恒温水浴槽、零度恒温器、控制器和计算机；温度标准器、恒温水浴槽和零度恒温器分别与控制器连接，控制器与计算机连接；恒温水浴槽上方设置有标定支架，微纳热电偶连接器通过标定支架上的微纳热电偶连接器固定孔固定于标定支架，温度标准器的测温探头通过标定支架上的温度标准器固定孔固定于标定支架；微纳热电偶连接器中的每根微纳热电偶的正负极通过热电偶专用延长线连接出来，延长线的另一端与铜导线连接，置于零度恒温器中；计算机通过控制器的通信接口，发送或接收温度标准器、恒温水浴槽的控制信号及测量微纳热电偶输出的电压信号。
进一步地，所述控制器包括模拟信号处理部分和数字信号处理部分；模拟信号处理部分包括依次连接的多路差分模拟通道选择器、低通滤波器、仪表放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器；数字信号处理部分包括多路差分模拟通道选择器、模数转换器、温度标准器通信接口、恒温水浴槽通信接口、计算机通信接口与微处理器；路差分模拟通道选择器、模数转换器、温度标准器通信接口、恒温水浴槽通信接口、计算机通信接口均与微处理器相连接；多路微纳热电偶的正负极对应接在多路差分模拟通道选择器输入端的正负极，通过微处理器控制多路差分模拟通道选择器选择其中一路热电偶信号输出。
进一步地，所述微纳热电偶连接器包括正极压块、负极压块及连接器主体；连接器主体上设置有第一开孔、第二开孔和第三开孔，第一开孔用于放置微纳热电偶，第二开孔用于放置正极接线，第三开孔用于放置负极接线；通过第一接触面与第二接触面的压合、第三接触面与第四接触面的压合进行微纳热电偶接线和固定微纳热电偶。
进一步地，所述热电偶专用延长线通过微纳热电偶连接器的正极压块、负极压块连接到微纳热电偶上。
进一步地，所述标定支架包括微纳热电偶连接器固定孔、托盘、透水孔及温度标准器固定孔。
有益效果：本发明的微纳热电偶专用连接器和标定支架，解决了小尺寸热电偶在标定过程中难以固定的问题；采用全自动化标定微纳热电偶，用户只需预先设定好相关参数，剩余工作自动完成，相较于目前采用人工方法标定微纳热电偶，提高了标定效率和标定结果可靠性；采用多通道采集系统设计，相较于目前采用单通道仪表获取微纳热电偶测量数值的方法，可以单次获取多个微纳热电偶数值并自动记录，提高了标定效率。
附图说明
图1是本发明的系统连接示意图；
图2是本发明的标定支架机械结构示意图；
图3是本发明的微纳热电偶连接器机械结构示意图；
图4是本发明的控制器结构图；
图5是本发明的控制软件算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的微纳热电偶自动化批量标定装置包括温度标准器17、恒温水浴槽18、零度恒温器21、控制器16和计算机15；温度标准器17、恒温水浴槽18和零度恒温器21分别与控制器16连接，控制器16与计算机15连接。
恒温水浴槽18上方设置有标定支架19，如图2所示，标定支架19包括微纳热电偶连接器固定孔1、托盘2、透水孔4及温度标准器固定孔3。微纳热电偶连接器20通过微纳热电偶连接器固定孔1固定于标定支架19上，温度标准器17的测温探头通过温度标准器固定孔3固定于标定支架19上。
如图3所示，微纳热电偶连接器20包括正极压块9、负极压块10及连接器主体5。微纳热电偶连接器主体5上设置有第一开孔6、第二开孔7和第三开孔8，第一开孔6用于放置微纳热电偶，第二开孔7用于放置正极接线，第三开孔8用于放置负极接线。通过第一接触面11与第二接触面12的压合、第三接触面13与第四接触面14的压合达到微纳热电偶接线和固定微纳热电偶的目的。
通过微纳热电偶连接器20可以较好的完成多根微纳热电偶的复杂连线，根据微纳热电偶的测量原理，每根微纳热电偶的正负极首先通过热电偶专用延长线连接出来，延长线通过微纳热电偶连接器20的正极压块9、负极压块10连接到微纳热电偶上，延长线的另一端与普通的铜制导线连接。微纳热电偶延长线和铜制导线的连接点，置于零度恒温器21中保持固定的温度。
微纳热电偶有工作端和参考端，其最终测量值以电压输出，测量值与工作端和参考端的温度差值有关系。通过零度恒温器21将参考端温度固定在零度，即可达到测量值为绝对温度值的目的。微纳热电偶是两线制传感器，分为正极和负极，通过测量正负极电压获取测量值。
由于微纳热电偶信号是μV级的，通过接入控制器16上的专用多通道微弱信号测量电路来获取并记录电压。
本发明所述的微纳热电偶自动化批量标定系统中，计算机15作为上位机，通过控制器16的通信接口，达到发送或接收温度标准器17、恒温水浴槽18及测量微纳热电偶输出的电压信号的目的。
如图4所示，控制器16包括模拟信号处理部分和数字信号处理部分。模拟信号处理部分包括依次连接的多路差分模拟通道选择器(MUX)、低通滤波器(LPF1)、仪表放大器(InsGain)、抗混叠滤波器(LPF2)以及模数转换器(ADC)。数字信号处理部分包括多路差分模拟通道选择器(MUX)、模数转换器(ADC)、温度标准器通信接口(CommPort1)、恒温水浴槽通信接口(CommPort2)、计算机通信接口(USB)与微处理器(MCU)；路差分模拟通道选择器(MUX)、模数转换器(ADC)、温度标准器通信接口(CommPort1)、恒温水浴槽通信接口(CommPort2)、计算机通信接口(USB)均与微处理器(MCU)相连接。
多路微纳热电偶的正负极对应接在多路差分模拟通道选择器(MUX)输入端的正负极，通过微处理器(MCU)控制多路差分模拟通道选择器(MUX)选择其中一路热电偶信号输出到DA、DB处理。
完成上述连接工作后，可以在计算机15上对编写好的控制程序进行设定。如图5所示，为控制程序的流程图。微纳热电偶的标定过程可以总结为记录给定的一些温度点下对应的电压，通过拟合的方式得到温度和电压关系，从而获知热电偶的性质。
一般对于温度点的给出为逐渐升温的方式，通过软件设置好标定起点温度和终止温度来设定温度点范围；通过设定好温度步进值来控制温度点的个数。进一步的再选择好接入设备的热电偶通道。以上部分即为参数设定。
开始进行标定后，通过判断是否到达设定的温度点来判断是否需要记录电压值。在完成某温度点对应电压值的记录后，发送指令升高温度到达下一个温度点。在完成所有的温度点记录后，系统自动分析数据并保存，完成微纳热电偶的自动化、批量标定。

Claims (5)

1.一种微纳热电偶自动化批量标定装置，其特征在于：包括温度标准器(17)、恒温水浴槽(18)、零度恒温器(21)、控制器(16)和计算机(15)；温度标准器(17)、恒温水浴槽(18)和零度恒温器(21)分别与控制器(16)连接，控制器(16)与计算机(15)连接；
恒温水浴槽(18)上方设置有标定支架(19)，微纳热电偶连接器(20)通过标定支架(19)上的微纳热电偶连接器固定孔(1)固定于标定支架(19)，温度标准器(17)的测温探头通过标定支架(19)上的温度标准器固定孔(3)固定于标定支架(19)；
微纳热电偶连接器(20)中的每根微纳热电偶的正负极通过热电偶专用延长线连接出来，延长线的另一端与铜导线连接，置于零度恒温器(21)中；
计算机(15)通过控制器(16)的通信接口，发送或接收温度标准器(17)、恒温水浴槽(18)的控制信号及测量微纳热电偶输出的电压信号。
2.根据权利要求1所述的微纳热电偶自动化批量标定装置，其特征在于：所述控制器(16)包括模拟信号处理部分和数字信号处理部分；
模拟信号处理部分包括依次连接的多路差分模拟通道选择器、低通滤波器、仪表放大器、抗混叠滤波器以及模数转换器；
数字信号处理部分包括多路差分模拟通道选择器、模数转换器、温度标准器通信接口、恒温水浴槽通信接口、计算机通信接口与微处理器；路差分模拟通道选择器、模数转换器、温度标准器通信接口、恒温水浴槽通信接口、计算机通信接口均与微处理器相连接；
多路微纳热电偶的正负极对应接在多路差分模拟通道选择器输入端的正负极，通过微处理器控制多路差分模拟通道选择器选择其中一路热电偶信号输出。
3.根据权利要求1所述的微纳热电偶自动化批量标定装置，其特征在于：所述微纳热电偶连接器(20)包括正极压块(9)、负极压块(10)及连接器主体(5)；连接器主体(5)上设置有第一开孔(6)、第二开孔(7)和第三开孔(8)，第一开孔(6)用于放置微纳热电偶，第二开孔(7)用于放置正极接线，第三开孔(8)用于放置负极接线；通过第一接触面(11)与第二接触面(12)的压合、第三接触面(13)与第四接触面(14)的压合进行微纳热电偶接线和固定微纳热电偶。
4.根据权利要求3所述的微纳热电偶自动化批量标定装置，其特征在于：所述热电偶专用延长线通过微纳热电偶连接器(20)的正极压块(9)、负极压块(10)连接到微纳热电偶上。
5.根据权利要求1所述的微纳热电偶自动化批量标定装置，其特征在于：所述标定支架(19)包括微纳热电偶连接器固定孔(1)、托盘(2)、透水孔(4)及温度标准器固定孔(3)。
CN201810479129.3A 2018-05-18 2018-05-18 一种微纳热电偶自动化批量标定装置 Active CN108507706B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810479129.3A CN108507706B (zh) 2018-05-18 2018-05-18 一种微纳热电偶自动化批量标定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810479129.3A CN108507706B (zh) 2018-05-18 2018-05-18 一种微纳热电偶自动化批量标定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108507706A true CN108507706A (zh) 2018-09-07
CN108507706B CN108507706B (zh) 2020-06-16

Family

ID=63400691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810479129.3A Active CN108507706B (zh) 2018-05-18 2018-05-18 一种微纳热电偶自动化批量标定装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108507706B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114252175A (zh) * 2021-12-06 2022-03-29 中北大学 对薄膜热电偶进行静动态标定的系统及方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970007813A (ko) * 1995-07-28 1997-02-21 배순훈 VCR의 헤드드럼(Head Drum)장치
CN201184828Y (zh) * 2008-02-03 2009-01-21 姜爱武 体温表监测器
CN201210096Y (zh) * 2008-04-01 2009-03-18 宫兆妮 体温表检测盒
CN101419099A (zh) * 2008-12-05 2009-04-29 北京钨钼材料厂 一种检测钨铼热电偶的方法
JP2010025397A (ja) * 2008-07-17 2010-02-04 Chino Corp ヒートパイプ着脱治具
CN201837486U (zh) * 2009-11-09 2011-05-18 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种短型热电偶校准装置
CN102707653A (zh) * 2012-06-07 2012-10-03 中国科学院安徽光学精密机械研究所 高精度智能增益多路数据采集系统
CN202836827U (zh) * 2012-08-27 2013-03-27 芜湖先声中人药业有限公司 一种适用于多探头校准的恒温插件装置
CN103698056A (zh) * 2013-12-16 2014-04-02 杭州华安医疗保健用品有限公司 标定温度误差修正装置及修正方法
CN203758648U (zh) * 2014-03-31 2014-08-06 新疆维吾尔自治区计量测试研究院 温度传感器检定用支架
CN204535890U (zh) * 2015-04-08 2015-08-05 大连交通大学 一种热电偶自动标定系统
CN204855031U (zh) * 2015-08-12 2015-12-09 沈阳工程学院 基于plc的热电偶自动校验装置
CN105509913A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 国家核电技术有限公司 热电偶多点测温装置和具有其的模拟压力反应堆
CN105758558A (zh) * 2016-03-24 2016-07-13 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种热敏电阻温度传感器标定装置
CN105806514A (zh) * 2016-05-17 2016-07-27 北京航星机器制造有限公司 实现可穿戴无线温度计批量生产时的快速筛选的方法
CN205898323U (zh) * 2016-08-23 2017-01-18 汪得志 一种热电偶夹持装置
CN205898327U (zh) * 2016-07-18 2017-01-18 鞠光 一种热电偶检定定位支架
CN106895868A (zh) * 2017-04-19 2017-06-27 北京同力数矿科技有限公司 一种物联网传感器设备批量标定装置
CN206618515U (zh) * 2017-03-01 2017-11-07 广西玉柴机器股份有限公司 一种热电偶检定工装
CN108007608A (zh) * 2018-01-31 2018-05-08 广西玉柴机器股份有限公司 一种多个温度传感器对标测试工装及方法
CN108007586A (zh) * 2017-11-24 2018-05-08 海宁智测光电科技有限公司 一种多通道温度监测与控制装置与方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970007813B1 (ko) * 1994-10-31 1997-05-17 대우자동차 주식회사 온도센서의 내구성 실험장치

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970007813A (ko) * 1995-07-28 1997-02-21 배순훈 VCR의 헤드드럼(Head Drum)장치
CN201184828Y (zh) * 2008-02-03 2009-01-21 姜爱武 体温表监测器
CN201210096Y (zh) * 2008-04-01 2009-03-18 宫兆妮 体温表检测盒
JP2010025397A (ja) * 2008-07-17 2010-02-04 Chino Corp ヒートパイプ着脱治具
CN101419099A (zh) * 2008-12-05 2009-04-29 北京钨钼材料厂 一种检测钨铼热电偶的方法
CN201837486U (zh) * 2009-11-09 2011-05-18 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种短型热电偶校准装置
CN102707653A (zh) * 2012-06-07 2012-10-03 中国科学院安徽光学精密机械研究所 高精度智能增益多路数据采集系统
CN202836827U (zh) * 2012-08-27 2013-03-27 芜湖先声中人药业有限公司 一种适用于多探头校准的恒温插件装置
CN103698056A (zh) * 2013-12-16 2014-04-02 杭州华安医疗保健用品有限公司 标定温度误差修正装置及修正方法
CN203758648U (zh) * 2014-03-31 2014-08-06 新疆维吾尔自治区计量测试研究院 温度传感器检定用支架
CN105509913A (zh) * 2014-09-23 2016-04-20 国家核电技术有限公司 热电偶多点测温装置和具有其的模拟压力反应堆
CN204535890U (zh) * 2015-04-08 2015-08-05 大连交通大学 一种热电偶自动标定系统
CN204855031U (zh) * 2015-08-12 2015-12-09 沈阳工程学院 基于plc的热电偶自动校验装置
CN105758558A (zh) * 2016-03-24 2016-07-13 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 一种热敏电阻温度传感器标定装置
CN105806514A (zh) * 2016-05-17 2016-07-27 北京航星机器制造有限公司 实现可穿戴无线温度计批量生产时的快速筛选的方法
CN205898327U (zh) * 2016-07-18 2017-01-18 鞠光 一种热电偶检定定位支架
CN205898323U (zh) * 2016-08-23 2017-01-18 汪得志 一种热电偶夹持装置
CN206618515U (zh) * 2017-03-01 2017-11-07 广西玉柴机器股份有限公司 一种热电偶检定工装
CN106895868A (zh) * 2017-04-19 2017-06-27 北京同力数矿科技有限公司 一种物联网传感器设备批量标定装置
CN108007586A (zh) * 2017-11-24 2018-05-08 海宁智测光电科技有限公司 一种多通道温度监测与控制装置与方法
CN108007608A (zh) * 2018-01-31 2018-05-08 广西玉柴机器股份有限公司 一种多个温度传感器对标测试工装及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于方舟: "微纳膜厚热电偶制备与动态标定方法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114252175A (zh) * 2021-12-06 2022-03-29 中北大学 对薄膜热电偶进行静动态标定的系统及方法
CN114252175B (zh) * 2021-12-06 2025-08-22 中北大学 对薄膜热电偶进行静动态标定的系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108507706B (zh) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103048087B (zh) 压力传感器调试系统及其调试方法
CN110441604B (zh) 利用计算机在惠斯通电桥中精准测量电阻的电路及方法
CN208537622U (zh) 一种用于测试设备的宽范围高精度电流测量装置
CN207703359U (zh) 一种多路热敏电阻温度采集与处理装置
CN204535890U (zh) 一种热电偶自动标定系统
CN104931155B (zh) 温度变送器的自动检验装置及方法
CN108802654B (zh) 一种化成分容测试电源的自动标定采集系统及方法
CN112630533A (zh) 一种电力电缆线芯检测装置及其方法
CN110388993B (zh) 一种低阻抗温度传感器及其温度测量方法
CN104062025B (zh) 一种节能自动ad温度采集监控系统
CN111413372A (zh) 一种海水温盐校准数据采集装置
CN102331444A (zh) 一种热敏电阻老化及热时间常数自动测试装置
CN108507706A (zh) 一种微纳热电偶自动化批量标定装置
CN107643095A (zh) 一种传感器芯片的校准方法及应用该方法的芯片校准编程器
CN108225399B (zh) 一种传感器系统的通用修正方法
CN107561355A (zh) 一种峰值功率探头的温度补偿系统及方法
CN202383215U (zh) 多路热敏电阻老化及热时间常数测试装置
CN206649007U (zh) 气体传感器温度补偿装置
CN216411980U (zh) 干式恒温试验设备温场校准装置
CN217384303U (zh) 高精度水下温深测量装置
CN117214542A (zh) 直流电阻测量方法、测量装置与自动化直流电阻测量系统
CN108613751A (zh) 一种高精度高稳定性温度巡检仪及其制备方法、巡检方法
CN212363502U (zh) 一种温度传感器校验装置
CN209167338U (zh) 一种马歇尔稳定度仪加载上升速率测试装置
CN114003074A (zh) 干式恒温试验设备温场校准装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant