浅析利用LabVIEW处理热电偶自动检定系统的数据

热电偶是一种常用的温度传感器。由于受到测量环境、介质气氛、使用温度以及绝缘材料和保护管材料的玷污等影响，使用一段时间后，其热电特性会发生变化，尤其是在高温、腐蚀性气氛以及特殊工况下这种影响就更为严重。工业热电偶自动检定系统的种类和方法多种多样，它们可以是一体化的，也可以是由若干部件构成的。对于检定数据的处理方法也是不尽相同的，本文论述的是使用双极法检定热电偶时，利用LabVIEW 软件对热电偶检定过程中采集得到的数据进行分析。

LabVIEW 是一种基于图形化编程语言（G 语言）的开发环境，是一种强有力的虚拟仪器开发工具，主要用于仪器控制、数据采集、数据分析、数据显示等领域。LabVIEW程序分为两部分：前面板和程序流程图。LabVIEW 构成的虚拟仪器是数据流驱动的，流程图中的诸元素如结构、功能模块等构成节点，节点由数据线相连接，线定义了程序中数据的流向，在程序中按照数据类型的不同显示出不同的颜色和类型，使得用户能对程序中传送的数据种类一目了然。

比较法是利用高一级的标准热电偶和被检热电偶直接比较的一种的分度方法，分为双极法、同名极法和微差法。双极法是将被检热电偶和标准热电偶捆扎后，置于电阻炉内同一温度下，用电测装置分别测量出被检热电偶和标准热电偶的热电势值。具有方法简单，操作方便；对电测装置的要求不高，如果被检热电偶和标准热电偶同各种型号，则因其热电势相近，因而可以减小电测装置的系统误差；热电偶测量端捆与不捆均可，但应保证它们处于同一温度下；测量次数少，一般2――4 次即可。线路示意图如下：

整个程序从功能上可划分为：温度――电动势转换；电动势――温度转换；读取

采集判断；求模块（分度表与标准证书电势差值）；检定结论处理；数据存储处理。上述所有的功能都在主程序的管理下，可逐级实现。程序设计的总体思路如下：

1、取得测点附近电势值的平均值，即标准热电偶的平均值V s，被检定热电偶V s被检

2、根据多项式 或者 计算工作端

为测点温度，自由端为0 时理论热电势值。

3、根据该标准热电偶S分度号证书中工作端为测点温度，自由端为0时热电势.

4、求该测点温度下，分度表中热电势值与该准热电偶证书中该测点电势值的偏差S=-

5、考虑此次测量时该标准热电偶的误差，求的该标准热电偶的实际电势值=VS+S由多项式反函数可得相应的测点温度

6、由输入的被检定热电偶在测点温度时电势值，由多项式反函数可得相应测点温度

7、由和，得出被检定热电偶的误差St

8、由误差可得出精度等级，与给定规格比较得出结论。

其中和被检定热电偶规格可以直接输入，多项式中转化关系系数是美国实验材料协会ASTM 标准，如表所示，铂铑10-铂型S 分度热电偶温度――电势关系式，参比端温度：0℃

以上热电偶在各温度点的检定是在外观检查符合技术要求条件下才进行的。

从上面的分析可以看出，在热电偶自动检定中，需要测量的数据为被检热电偶和标准热电偶在检定点附近的热电势值，所要作的数据处理是：1、接收被检和标准热电偶在测点附近的平均电势值、V s 。 2、考虑误差计算出被检和标准热电偶对应的温度。3、取得被检和标准热电偶所测温度差值St=-4、计算精度等级得出结论。总程序的前面板设计窗口和程序框图窗口如

主程序中调用的子程序和一些程序片段都是相互联系的，首先确定测点温度，做温度――电动势转换，然后对输入的信号进行电动势――温度转换，同时对转换后的测点温度电动势考虑误差后在进行电动势――温度转换，最后得出被检热电偶和标准热电偶的温度差值，最后与被检热电偶的标出的规格进行比较，得出结论。

由于LabVIEW 软件中温度――电动势转换子程序、电动势――温度转换子程序、标准热电偶温度曲线图子程序和数据存储子程序都已集成为控件，可以直接调用，使用连线工具按数据流的方向将端口、节点、控件依次相连，实现数据从源头按规定的运行方式送到目的终点

根据检测程序版面要求，输入被检热电偶和标准热电偶的类型为S 型，温度单位为摄氏度℃，被检定热电偶精度等级为2 级，量程为1200 摄氏度，标准证书电动势值为5238.4，测点温度为600，系统通过传感器接收标准热电偶然和被测热电偶的电势值后按确定，如图所示，可看到指示灯亮了，说明被检热电偶合格。经过上述简单经验，证明此程序可以基本使用。

本程序只是工业热电偶自动检定系统软件中数据处理的一部分，由于自身条件的限制不能阐述整个软件，总体来说，以600℃、S 型热电偶为例进行检验了所编写的程序；基本可以实现对工业热电偶自动检定系统数据处理。由于使用LabVIEW 软件编程尚属初次尝试，编制程序时发现还有很多不足的地方需要进一步的完善和改进。

目前，工业热电偶的检定基本上仍是在温度计量实验室内完成的。而很多时候工业热电偶是被安装在现场测温，若要把它们拆卸下来放到实验室去检定是比较麻烦的。另一方面，热电偶在现场环境下长期使用后，材料成分发生了不均匀变化，热电偶特性也发生了变化，而要在实验室中查看清楚这种热电特性的变化是不现实的。唯有可行而有实际意义的做法是在所使用的现场条件下，通过检定查看其热电特性变化。因此，在线检定是自动检定以外热电偶检定方面的有一个趋势。