一种使用数字多用表（DMM）对数显温控仪输出部分检定的方法

尚子超 朱咏梅��

摘要：數显温控仪是工业上常用的自动化控制仪表，它的检定是各计量部门主要的工作内容之一。目前我国实行的相关计量检定规程JJG 6171996 《数字温度指示调节仪》已经使用多年，部分要求不符合目前的技术发展形势，在检定PID和阶跃响应时要求的自动记录电位差计已经很少有人使用。本文中将介绍一种基于目前常用的数字多用表的方法，能够代替自动记录电位差计，更快速精确地采集处理来自被检表的输出信号。

关键词：数显温控仪；检定；数字多用表；PID；输出响应

按照JJG 6171996，在数显温控仪的检定项目中，时间比例控制/PID控制的检定一直是实施较为困难的部分，涉及的标准器及配套设施的种类多，需要记录和处理的数据较为复杂，在台件数较多的情况下现场检定很不方便。为了适应当前仪器设备的发展状况，我们试验用一套现有的、通用的平台来记录、处理数显温控仪输出的电量值。

一、需要的仪器及配套设备

（1）热工仪表校验仪：能根据设定的分度号，将输入的温度值转化为相应的电量并输出。

（2）有RS232控制功能的数字多用表，按规程要求，（0～10）mA输出接1kΩ负载，（4～20）mA输出接500Ω负载，固应能满足（0～20）V直流电压的测量需求，在本文中以Keithley 2000型为例进行测量。

（3）安装Windows系统的电脑。

（4）配套的负载电阻和USB to RS232连接线。

二、连接线路

将热工仪表校验仪的输出连接到被检表的热电偶输入端（图1），将数字多用表和负载电阻并接到数显温控仪的控制输出端（图2）。通过USB to RS232连接线将数字多用表连接到电脑，安装驱动后，打开电脑上的串口调试软件。

四、检定操作方法

选择一台PID控制的被检表，将被检表的分度号设置为K型，设定点为半量程左右，输出范围设置为（4～20）mA，K型热电偶的满量程为200℃～1300℃，所以设定点设置为600℃，将比例带设为10%。然后计算输入阶跃信号的大小，按规程要求阶跃信号的大小应为比例范围的1/5，已知全量程为1500℃，所以阶跃信号大小设为30℃。由图解法检定比例带、再调时间、预调时间时，在正向输出特性曲线上得到，固在阶跃终点应设置为60030=570℃。

将570℃输入热工仪表校验仪（图3），在串口调试助手中打开连接数字多用表的端口，将仪器设置为直流电压档，并以100ms为周期重复发送READ？指令，仪器就会不停地返回当前测得的电压值（图4）。

可以看出实验结果基本符合阶跃输出响应曲线。在传统的图解法中，比例带PB、再调时间T1、预调时间TD是在正向输出特性曲线上作图得到的。延长积分作用曲线DC与AB相交，得到交点处的电流I1，实际比例带则可以按下式计算得到。

PB=△tj×FS′[]（I1-I0）×FS=100%

式中：Δtj ——阶跃输入前后电量值之差折算成的温度差（℃）；

FS ——仪表量程（℃）；

FS′——仪表输出量程（mA）；

I0 ——阶跃信号输出前的电流输出值（mA）。

图解法虽然简单方便，但是误差较大。在这里将数据输入电脑后，看图可以发现DC段位于56秒和125秒之间，对这个区间的数据进行线性回归处理，就能得到DC段的近似表达式：

I=0.0683t+9.618

所以已知t0=6.6s，I0=6.7786mA，那么根据上式可得I1=10.0688mA，PB=（30*16）/（（10.06886.7786）*1500）=9.73%，与设定比例带10%比较，符合检定规程中（1±0.5）PBS的要求。至于T1和TD的求解，本文中将不再赘述。

五、结论

综上所述，本文中介绍的方法能够满足数显温控仪的检定要求，并同时减少了画图的繁琐操作，可以更精确快速地得到检定结果，对提高检定工作效率和工作质量有一定意义。

参考文献：

[1]JJG 6171996 数字温度指示调节仪[S].

[2]Model 2000 Multimeter User's Manual[M]. Cleveland， Ohio：Keithley Instruments. 20111012.