[发明专利]一种高速高精度过程参数在线校准测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化控制系统(DCS和PLC)等自动化仪表的测量仪 器，尤其涉及一种高速高精度过程参数在线校准测试仪。

背景技术

近十几年来，随着我国工业企业的快速发展，为应对激烈的市场竞争，提 高自身的竞争优势，避免产品质量因人工操作带来的不稳定性，企业越来越依 赖各种先进的自控系统和仪表来提高产品质量和生产效率。各种工业自动化控 制系统和现场检测仪表(如DCS、PLC、工控机、无纸记录仪、压力变送器、 流量计、阀门等)得到前所未有的发展，工业自动化控制系统和现场检测仪表 也由上世纪九十年代初期国外少数跨国企业一统天下到目前国内数千家自动 化仪表和控制系统生产企业。

由于生产自动化仪表和控制系统过程中所需要的高精度信号校准测试设 备和核心技术全部由国外知名公司(如美国FLUKE、HP、GE)所垄断，价格 昂贵，如美国FLUKE的F743，单机价格7万多，配上系统软件和必要的压力 模块，价格在15万以上。美国GE公司新推出的DPI620，一整套价格也在15 万左右。FLUKE 5520价格大约30万左右，只有少数省级以上计量部门和石化 企业才买得起。而国内校准测试仪器厂家基本上都生产0.1％到0.02％精度之 间，而且功能单一，缺乏跟国外公司的市场竞争力。导致很难取代进口校准测 试设备。据统计，仅美国FLUKE在国内的过程信号校准测试设备2008年中国 市场销售额大约在6000万美金。

同时，国内绝大多数仪表和系统厂家采用电阻箱(精度0.1％)、直流电位 差计(精度0.1％)等传统低精度校准测试设备来人工校准测试产品。他们生 产的产品精度低，从而直接影响控制系统整体性能。目前，国内虽然有高精度 的校准测试产品，但由于采用∑-Δ模数转换器技术，实质是采用以速度换分 辨率的方案，很难满足在线高速高精度校准测试的需要。因而解决目前工业企 业、仪表厂家、控制系统厂家等仪表产品高速高精度在线校准测试是非常紧迫 和有意义的。数千家仪表厂家以及更多的系统集成商、工程公司、广泛的工业 企业是个巨大的潜在市场。

发明内容

本发明针对传统技术中存在的低精度校准测试设备会直接影响控制系统 整体性能，以及少数高精度校准测试产品由于采用∑-Δ模数转换器技术，实 质是采用以速度换分辨率的方案，很难满足在线高速高精度校准测试需要等缺 点，而提供了一种高速高精度过程参数在线校准测试仪。它实现了压力、直流 电压、直流电流、频率、毫伏、电阻、热电偶、热电阻以及开关量等几乎所有 过程信号的高精度测量和模拟输出，精度高达0.01％，温漂系数3PPM/℃，同 时可以实现模拟变送器输出，24V配电、阀门开度自动校验、测试数据自动保 存、生成报表、数据库等功能。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

高速高精度过程参数在线校准测试仪，包括与PC机相连并进行数据通讯 的微处理器，还包括与微处理器相连的测量模块、输出模块、配电管理模块， 微处理器(2)通过第一量程切换与第一信号调理模块(7)相连，微处理器(2) 通过第二量程切换与第二信号调理模块(7)相连；所述测量模块包括高速高 精度恒周期多斜积分式A/D转换器(ADC)，所述输出模块包括高速高精度 D/A转换器(DAC)，其中，高速高精度恒周期多斜积分式A/D转换器与高速 高精度D/A转换器之间连有低温漂低噪音电压基准源；所述的微处理器(2) 还通过高速高精度恒周期多斜积分式A/D转换器(3)与第一量程切换相连， 所述的微处理器(2)还通过高速高精度D/A转换器(5)与第二量程切换相连。

作为优选，所述测量模块包括过压保护电路和低噪低温漂放大电路，所述 输出模块包括过压保护电路。

作为优选，所述高速高精度过程参数在线校准测试仪还包括系统控制程 序，系统控制程序包括参数设定模块、端口分配模块、配电分配模块、测量校 准模块、输出校准模块、误差分析模块、报表形成模块、数据记录模块和打印 报告模块。

作为优选，所述高速高精度恒周期多斜积分式A/D转换器包括积分器、斜 坡放大器和比较器。

作为优选，所述过压保护电路包括高耐压信号继电器、正向保护器件、反 向保护器件、高输入阻抗电压跟随器和自恢复过流保护器件。