工業(yè)鉑熱電阻檢定數(shù)據(jù)處理軟件

周秀紅

(中國石油西部管道公司科技信息服務(wù)中心，烏魯木齊 830012)

工業(yè)鉑電阻具有測溫準(zhǔn)確、精度高、穩(wěn)定性好、測溫范圍寬及遠(yuǎn)距離測量等優(yōu)點(diǎn)，在石油化工生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中有著非常廣泛的應(yīng)用，其測溫結(jié)果的準(zhǔn)確度直接影響產(chǎn)品質(zhì)量或?qū)嶒?yàn)結(jié)果。在日常檢定過程中，工業(yè)鉑熱電阻檢定規(guī)程中給出的檢定結(jié)果的計(jì)算程序繁瑣，手工處理時(shí)容易出錯(cuò)，在計(jì)算過程中對(duì)數(shù)據(jù)的取舍也會(huì)影響檢定結(jié)果，而且Excel設(shè)計(jì)的計(jì)算過程不能對(duì)所有儀表信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)。

為了更好地解決計(jì)算中的實(shí)際問題，并能更方便地存儲(chǔ)儀表的檢定信息，筆者將Visual Studio 2008和C#語言結(jié)合，編寫了工業(yè)鉑熱電阻檢定結(jié)果的數(shù)據(jù)處理軟件，以期達(dá)到更高的計(jì)量計(jì)算準(zhǔn)確度。

1 鉑熱電阻誤差判定參數(shù)①

參照《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》(JJG 229-1998)，判斷一支鉑熱電阻合格與否，在檢查裝配質(zhì)量、外觀和絕緣電阻測量合格后，主要是判定鉑熱電阻值R分別為0、100℃的實(shí)際電阻值對(duì)分度表標(biāo)稱電阻值的允許偏差，以及電阻溫度系數(shù)a與標(biāo)稱值的偏差Δa是否符合規(guī)定。

在JJG 229-1998中，鉑熱電阻的實(shí)際電阻值對(duì)分度表標(biāo)稱電阻值是以溫度表示的允許偏差Ei(℃)：A級(jí)±(0.15+0.002∣t∣)，B級(jí)±(0.30+0.005∣t∣)，將其以溫度表示的允許偏差轉(zhuǎn)換成電阻允差，以便直觀判斷R為0、100℃時(shí)是否合格。被檢鉑熱電阻在0℃時(shí)電阻隨溫度的變化率(dR/dt)t=0=0.391Ω/℃，在100℃時(shí)電阻隨溫度的變化率(dR/dt)t=100=0.379Ω/℃，通過計(jì)算得到A級(jí)鉑熱電阻在0℃時(shí)的電阻最大允差為±0.15×0.391=±0.05865Ω，100℃時(shí)的電阻最大允差為±0.35×0.379=±0.13265Ω；B級(jí)鉑熱電阻0℃時(shí)的電阻最大允差為±0.30×0.391=±0.1173Ω，100℃時(shí)的電阻最大允差為±0.80×0.379=±0.3032Ω，即可得到鉑熱電阻誤差判定參數(shù)(表1)。

表1 鉑熱電阻誤差判定參數(shù)

因此，在R(0℃)、 (100℃)符合上述要求后，接下來計(jì)算電阻溫度系數(shù)與標(biāo)稱值的偏差Δa。

2 鉑熱電阻檢定結(jié)果常用計(jì)算方法

2.1 手工計(jì)算

從JJG 229-1998了解到，工業(yè)鉑熱電阻的電阻與溫度存在一定的關(guān)系：在-200～0℃時(shí)，R(t)=R(0℃)·[1+At+Bt2+C(t-100℃)t3]，在0～850℃時(shí)R(t)=R(0℃)·(1+At+Bt2)，

其中R(t)為當(dāng)溫度為t時(shí)鉑熱電阻的電阻值；t為溫度；R(0℃)是溫度為0℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值；A、B、C為常數(shù)，A的值為3.9083×10-3℃-1，B的值為-5.775×10-7℃-2，C的值為-4.183×10-12℃-4。

從這兩個(gè)式子可以看出，只要計(jì)算出在溫度為0℃時(shí)的鉑熱電阻的阻值，就可以得到溫度為t時(shí)的鉑熱電阻的阻值。通過計(jì)算并對(duì)計(jì)算過程進(jìn)行推導(dǎo)歸納總結(jié)，得出鉑熱電阻標(biāo)稱值偏差Δa的計(jì)算式如下：

Δa=a-0.003851

0.003851，R′(0℃)=100.00Ω，三線制鉑電阻；Ri=2R1-R2

最后得到-偏差Δa公式為：

因此，將標(biāo)準(zhǔn)和被檢鉑熱電阻的檢定數(shù)據(jù)代入上述公式，通過復(fù)雜的計(jì)算就可以得出檢定結(jié)果，對(duì)照規(guī)程要求判定其合格與否和準(zhǔn)確程度，鉑熱電阻標(biāo)稱值的偏差判定標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2.2 采用Excel表格計(jì)算

為了簡化計(jì)算過程，避免手工計(jì)算錯(cuò)誤和對(duì)數(shù)據(jù)精度取舍不適當(dāng)?shù)膯栴}，采用Excel設(shè)計(jì)了比較簡便、適用的計(jì)算公式，如圖1、2所示。

在圖1、2所示的表格中，根據(jù)被檢鉑熱電阻的接線方法輸入鉑熱電阻檢定過程中記錄的各種數(shù)據(jù)，包括：標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻水三相點(diǎn)的電阻值；標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻證書給出的電阻比；標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻在0、100℃時(shí)的測量電阻值；被檢鉑熱電阻在0、100℃時(shí)的測量電阻值。最后采用Excel表格通過公式計(jì)算給出標(biāo)稱值的實(shí)際偏差值，同時(shí)判定其是否合格并給出精確度。

雖然Excel表格計(jì)算鉑熱電阻檢定結(jié)果使計(jì)算結(jié)果得以簡化，但是沒有對(duì)鉑熱電阻的詳細(xì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，不能將數(shù)據(jù)計(jì)算、結(jié)果查詢和證書打印功能結(jié)合為一體。

圖1 二線與四線鉑熱電阻檢定結(jié)果計(jì)算

圖2 三線鉑熱電阻檢定結(jié)果計(jì)算

3 工業(yè)鉑熱電阻檢定結(jié)果數(shù)據(jù)處理軟件

鑒于鉑熱電阻檢定結(jié)果常用計(jì)算方法的不足和統(tǒng)計(jì)信息不全面的問題，將Visual Studio 2008和C#語言相結(jié)合設(shè)計(jì)編制工業(yè)鉑熱電阻檢定結(jié)果數(shù)據(jù)處理軟件，該軟件主要由五大功能模塊組成。

3.1 系統(tǒng)設(shè)置模塊

主要對(duì)員工信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，為信息錄入模塊中的人員信息提取做輔助。

3.2 信息錄入模塊

該模塊是軟件的核心部分，主要錄入計(jì)量器具信息(包括證書編號(hào)、送檢單位、計(jì)量器具名稱、型號(hào)規(guī)格、出廠編號(hào)、制造單位和檢定依據(jù))，選擇接線方式，添加檢定數(shù)據(jù)與計(jì)算，輸入環(huán)境條件及審核等其他信息。將錄入諸多條的基本信息數(shù)據(jù)存入到Access數(shù)據(jù)庫中，這樣以后的輸入就由計(jì)算機(jī)直接調(diào)用，在原始記錄和證書打印中就不會(huì)再發(fā)生人為操作的錯(cuò)誤，還可以減少數(shù)據(jù)的輸入量，從而提高工作效率和質(zhì)量，如送檢單位、計(jì)量器具名稱、型號(hào)規(guī)格、制造單位及檢定依據(jù)等信息就不用每次輸入，只要調(diào)用，就會(huì)自動(dòng)生成。此外，檢定日期和有效期都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)定，避免了人為錯(cuò)誤。

同時(shí)，該模塊將公式的計(jì)算轉(zhuǎn)移到后臺(tái)處理，自動(dòng)完成繁瑣的計(jì)算程序。只要輸入檢定數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)就會(huì)計(jì)算出標(biāo)稱值偏差，判斷檢定合格與否，并根據(jù)精確度的要求(表1)，給出被檢鉑熱電阻的等級(jí)，避免了費(fèi)時(shí)費(fèi)力的人工計(jì)算和錯(cuò)誤現(xiàn)象的發(fā)生，操作更加簡便。

數(shù)據(jù)計(jì)算程序代碼如下：

R0X=Rtpx/1.0000398;

Rt0=0.00399*Rtpx;

Ri=2*R1-R2;(三線鉑熱電阻增加此項(xiàng))

DRx=Rix-R0X;

ti=DRx/Rt0;

R0=Ri-0.391*ti;

R100X=Rtpx*W100x;

Rt100=0.00387*Rtpx;

Rb=2*R3-R4;(三線鉑熱電阻增加此項(xiàng))

Dt=(Rbx-R100X)/Rt100;

R100=Rb-0.379*Dt;

W100=R100/R0;

E0=(R0-100)/0.391;

DW100=W100-1.385;

a=(R100-R0)/(100*R0);

Da=a-0.003851;

檢定結(jié)果判定程序代碼如下：

Da=Math.Round(Da，6);

lblDA.Text=Da.ToString("F6");

if(Math.Abs(Da)<=0.000006)

{

lblConclusion.Text="A級(jí)";

}

if(Math.Abs(Da)>0.000006&&Math.Abs(Da)<=0.000012)

{

lblConclusion.Text="B級(jí)";

}

if(Math.Abs(Da)>0.000012)

{

lblConclusion.Text="不合格";

}

3.3 信息查詢模塊

查詢、檢索、核對(duì)儀表具體信息，存檔保存，以便全面了解并掌握各單位在用鉑熱電阻的檢定情況。

3.4 證書打印模塊

根據(jù)JJG 229-1998編寫證書模板，只要完成基本參數(shù)的輸入，即可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成規(guī)定格式的檢定證書打印，從而提高工作效率并降低檢定人員的工作強(qiáng)度。

3.5 幫助模塊

主要提供用戶詳細(xì)指南。

4 軟件應(yīng)用要求

鉑熱電阻檢定數(shù)據(jù)計(jì)算與處理軟件的要求：Microsoft.NET Framework 3.5；滿足的操作系統(tǒng)有Windows XP Home或Windows XP Professional；Windows Server 2003系列；Windows Vista；Windows Server 2008。

硬件要求：運(yùn)行Microsoft.NET Framework 3.5所需滿足的CPU最低配置Pentium 400MHz、建議配置Pentium 1GHz或更快；RAM最低要求96MByte、建議256MByte以上。

5 結(jié)束語

結(jié)合實(shí)際工作，筆者開發(fā)了工業(yè)鉑熱電阻檢定結(jié)果數(shù)據(jù)處理軟件，把計(jì)量檢定過程中極其復(fù)雜和繁瑣的計(jì)算簡單化，提高了工作效率，促進(jìn)了計(jì)量管理技術(shù)水平的進(jìn)一步提高。下一步，筆者將會(huì)把工業(yè)鉑熱電阻檢定結(jié)果數(shù)據(jù)處理軟件開發(fā)成網(wǎng)絡(luò)版，以適用于多用戶同時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程在線操作，省時(shí)提效，事半功倍。