温度传感器远程校准技术初探

1、概述

目前现场计量校准的现状主要是由上级计量站派检定员携带计量标准仪器到下级计量站和生产现场，以自动化或手动操作的形式进行仪器操作、接线和记录数据，回到上级计量站后判读数据，签署证书，寄送至相关单位。这种目前较为普遍的方法存在的问题是检定员的人员成本和差旅成本较大，遇到技术问题需要有经验的专业人员解决，信息传递慢，不能同时进行多个地点的现场校准，没有发挥计量专家的优势，尤其是在设备和人员有限的情况下，因此发展“远程校准”具有很实际的意义。

远程校准通常由现场(或称就地,主要负责校准数据的采集及校准过程的实施)、网络(数据传输)及远程方(借助远程数据访问对校准过程进行监视、指导和控制)三个部分组成,其基本结构如图1所示。

本文以温度传感器远程校准为实例，通过该装置的研制来进一步开展其他专业远程校准技术的研究。

2、装置工作原理及硬件框图

温度传感器远程校准技术主要是针对铂铜热电阻的检定，软件编写及数据处理参考JJG229-1998《工业铂铜热电阻检定规程》，通过对标准传感器的实时采集，判断温度源波动度的值，波动度达到采集要求后同时采集标准传感器和被检传感器，最后再对采集数据进行处理，远程监控PC同步显示本地采集的数据以及最后的结果处理，软件编写流程图如图2所示。

整套远程校准装置的基本组成框图如

整个装置分为三大部分：现场数据采集与设置部分，数据传输部分和远程监控部分。

2.1现场数据采集部分

根据现场测试的特点，多路扫描开关和数字电压表构成现场数据采集系统，如图4所示。

本地PC通过RS232与扫描开关通讯，通过GPIB卡与数字电压表通讯，构成现场的一套数据采集系统，该系统满足工业铂铜热电阻的检定规程要求。现场端除了数据采集系统及必要的执行元件外，还包括了本地数据采集软件，具体界面如图5所示。

该装置的本地软件和远程采集软件均采用美国NI公司的Labview软件编写。在控件使用上选择Labview中的Datasocket(DS)控件，DS技术是专门面向测量和自动化工程的网络实时高速数据交换的编程技术，它是基于TCP/IP协议并对其进行高度封装,摒弃了较为复杂的TCP/IP底层编程,克服了传输速率较慢的特点，只需要设置资源定位符URL(Uniform Resource Locator),就可以在局域网和Internet上进行实时传输数据,适合于远程数据采集、控制和数据共享等应用程序的开发，可用于网络中多个应用程序之间的数据交换。DS通过网络进行测量数据的共享，它对数据网络传输的操作就像把数据写入一个文件或从一个文件读出数据一样简单。

本地端软件提供了通讯设置（扫描开关串口号和数字电压表GPIB通讯地址）以及标准器的参数设置（标准铂电阻的系数）功能,硬件参数通讯设置在软件初始化过程中完成。软件开启后调入标准参数计算标准器温度，并绘制过程温度变化曲线，如果波动度满足小于0.04℃/10min即可进入采集状态，依次采集标准和被检的电阻值，完成六组读数，最后根据0℃和100℃的电阻值，计算系数α值，从而判断传感器级别，给出结论。

2.2数据传输部分

为使数据传输准确、快捷，很重要的一环就是选择合适的网络接入方式。除了可靠和安全等一般性要求外，还应当考虑远程校准的一些特殊性。

就目前的情况来看要实现远程校准首先要求现场与远程必须都能够接入互连网，其次如果数据量较大对网络的要求较高，从带宽、传输速率都要有所提高。本装置初始试验在局域网中进行，最终试验在两个连接互联网的场地进行。

2.3远程数据采集与监控

远程数据采集与监控指的是远程端通过应用程序对校准过程进行监视并实施授权范围内控制。其中包括由校准现场传来的数据和其它信息的接收，及远程端与校准现场进行的交互操作。

在使用DataSocket技术进行远程数据采集之前，服务器端和客户端计算机上都需要运行DataSocket Server。本程序是基于DataSocket数据绑定的远程数据采集，在LabVIEW8.2中可以为每一个控件设置DataSocket数据绑定的属性，利用这个属性就可以实现不同计算机上相对应的两个或多个同类型控件之间的DataSocket通信。服务器端和客户端计算机都既可以作为数据发布者，也可以作为数据接受者，根据用户的设定而定。下图为远程端数据采集界面。

远程端软件相当于接收端，装置使用前先开启本地端软件，然后再运行远程端软件，通过远程端软件发送指令回传给本地端，本地端软件接受指令后开始启动，并实时将数据传送到远程端，从而完成整个装置

的远程校准工作。软件的界面上远程端没有设备的参数设置一项，但可以对标准器的参数进行远程设置，其他方面基本类同。最终的检定原始数据与检定结果以记事本形式在远程端保存。

对于远程客户端软件，从目前来看由于受试验条件等限制，只能开启一个客户端，下一步的研究工作中我们会继续深入研究，开发多个客户端，使远程校准技术得到进一步拓展。

3 试验结果及结论

该装置在本试验室的两个不同试验室间开展远程校准试验，通过对传感器的现场检定，远程端进行操作，三组传感器测试出最终的检定数据，最后对远程校准测试数据的结果处理与原来本地端的基本相同。具体数据比对表如表1所示。

通过上述两表可以看出被检铂热电阻的电阻值误差均在 0.001Ω范围内，且检定结果都满足A级指标要求。

4小结

DataSocket技术是本项目实现远程校准的关键技术，它具有传输速率快、实时性、使用方便等特点,利用该技术可以很好的实现本地端和远程端之间的数据交换。本课题以“温度传感器的远程校准”为试点，通过对温度传感器的远程校准技术进一步研究以及随着计算机和网络技术的不断发展，该技术可以在计量行业进行尝试，改变传统测试方法，实现计量的网络化。由于计量过程中仍有一些管理方面特殊性要求，标准器传递带来的麻烦，所以该项目还需要进一步的探索与完善，从而真正意义上改变传统计量，提高计量工作的整体效率。

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