CN102322978A - 一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置与检定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置与检定方法，属于仪器仪表和检测技术领域。本发明所涉及的检定装置结合了电阻电路与四线制电阻测量电路。本发明所涉及的方法中，根据用户设置的电阻值，控制器控制采集器和四线制电阻测量电路接入继电器的通断，实现了四线制电阻测量电路与采集器测量电路的切换。控制器显示四线制电阻测量电路的测量结果，并将测量得到的电阻值转换为温度值并显示。最后，控制器控制继电器，将采集器与电阻电路对接，实现采集器检定测量，比较采集器测量值与控制器输出的显示值，即可得到检定误差。本发明实时、准确测量输出的电阻值，极大地减小了电阻的实际输出值与标称值之间偏差，消除了电阻的温漂和继电器接触电阻的影响，完全满足采集器检定要求。

Description

一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置与检定方法

技术领域

本发明涉及一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置与检定方法，属于仪器仪表和检测技术领域。

背景技术

目前分布在全国各地，高山、海岛、沙漠和边疆等地有几万个自动气象站，用于对各地的气象要素实时自动采集，其中温度是最重要的需要测量的气象要素之一。自动气象站由传感器和采集器组成，其中温度测量传感器通常采用铂电阻(PT100)，采集器测量随阻值温度变化的铂电阻阻值，根据铂电阻的分度表得到温度。因此，铂电阻阻值的精确测量是温度精确测量的关键因素。但随着采集器使用环境和时间的变化采集器内部的电阻测量电路不可避免会发生变化，从而给温度测量带来误差。因此，需要对采集器定期检定，评估其误差变化。

检定采集器温度测量通道的方法是在采集器上轮流外接不同阻值的固定电阻，采集器测量其阻值，并与电阻的标称值比对，得出采集器的温度测量误差。目前外接的标准电阻普遍选用两种方式：

第一种方式：根据气象要求选取多个不同阻值的高精度精密电阻(比如80.31Ω，100Ω，119.40Ω等)，根据用户选择，用继电器切换输出不同阻值电阻。这种方式的缺点是：目前能够选用的精密电阻的精度只能到±100mΩ，且有温漂现象，而气象行业要求电阻精度为±30mΩ。另外，切换用的继电器本身也有几十mΩ不等的接触电阻，因此该种方式无法满足中国气象局对采集器检定的要求。

第二种方式：选用有源电阻模拟产生不同的电阻值。目前国内外均有该类仪器，输出电阻的精度可达±10mΩ，完全满足气象上对检定电阻精度的要求。但有源电阻与普通电阻有很大区别，它输出电阻时至少需要几十毫秒的建立时间而且必须要求流过有源电阻的电流在一定范围之内。该特点使得有源电阻接入采集器时，有些采集器测量误差非常大，甚至测量数据错误。大量试验表明有源电阻与大多数正在业务上使用的采集器配合均有问题，无法实现正常检定。

因此，目前采集器温度检定的困境是：选择精密电阻方案时精密电阻精度不够，而有源电阻又无法与多数采集器无法配合，实现检定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置与检定方法。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置，包括采集器、第一至第四接入继电器、电阻电路、四线制电阻测量电路、第五至第八接入继电器、MCU控制器；

其中，采集器的四个接线端子分别与第一至第四接入继电器的输入端连接；

电阻电路的输入端分别与第一、第二接入继电器的输出端、第五、第六接入继电器的输入端连接；

电阻电路的输出端分别与第三、第四接入继电器的输出端、第七、第八接入继电器的输入端连接；

第五至第八接入继电器的输出端分别与四线制电阻测量电路的输入端连接；

电阻电路、四线制电阻测量电路的输出端分别通过通信接口与MCU控制器连接；

所述电阻电路包括N个电阻以及N个与电阻相对应的选通继电器，其中，每一个电阻的输出端和与其相对应的选通继电器的输入端连接，N个电阻选通继电器的输入端并接，N个电阻的输出端并接，N为正整数。

所述自动气象站采集器温度测量通道检定装置中，所述N为小于等于10的正整数。

一种自动气象站采集器温度测量通道检定方法，包括如下步骤：

步骤1：用户通过MCU控制器选择需要输出的电阻值，采用MCU控制器控制选通继电器闭合；

步骤2：采用MCU控制器控制四线制电阻测量电路的四个接入继电器闭合，采用四线制电阻测量电路测量电阻电路，得到阻值作为输出电阻值；

步骤3：采用MCU控制器将输出电阻值转换为温度值，并显示输出电阻值和温度值；

步骤4：采用MCU控制器控制四线制电阻测量电路的四个接入继电器断开、采集器的四个接入继电器闭合；

步骤5：采用采集器测量电阻电路的阻值，实现温度测量通道检定。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：实时、准确测量输出的电阻值，极大地减小了电阻的实际输出值与标称值之间偏差，同时消除了电阻的温漂和继电器接触电阻的影响，完全满足采集器检定要求。

附图说明

图1是本发明自动气象站采集器温度通道检定装置与检定方法的原理图，图中标号说明，MCU是单片机或其他控制器，R₁～R_N是N个电阻，K₁～K_N是N个电阻选通继电器，N的选取根据气象行业检定要求通常为10，S₁～S₄为采集器的四个接入继电器，S₅～S₈为四线制电阻测量电路的四个接入继电器。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置，包括采集器、第一至第四接入继电器、电阻电路、四线制电阻测量电路、第五至第八接入继电器、MCU控制器；

其中，采集器的四个接线端子分别与第一至第四接入继电器的输入端连接；

电阻电路的输入端分别与第一、第二接入继电器的输出端、第五、第六接入继电器的输入端连接；

电阻电路的输出端分别与第三、第四接入继电器的输出端、第七、第八接入继电器的输入端连接；

第五至第八接入继电器的输出端分别与四线制电阻测量电路的输入端连接；

电阻电路、四线制电阻测量电路的输出端分别通过通信接口与MCU控制器连接。

电阻电路有十个电阻，阻值为任意值。每一个电阻的输出端和与其相对应的选通继电器的输入端连接，10个选通继电器的输入端并接，10个电阻的输出端并接。

一种自动气象站采集器温度测量通道检定方法，包括如下步骤：

步骤1：用户通过MCU控制器选择输出的电阻值为100Ω(对应温度是0℃)，控制器控制选通继电器闭合；

步骤2：MCU控制器控制四线制电阻测量电路的四个接入继电器闭合，四线制电阻测量电路测量电阻电路的阻值作为输出电阻值，实际测量值为99.910Ω，实际测量值包括电阻值和接通继电器的接触电阻；

步骤3：MCU控制器将步骤2所测量的电阻值转换为温度值得到-0.24℃，控制器显示电阻值99.910Ω和温度值-0.24℃；

步骤4：MCU控制器控制四线制电阻测量电路的四个接入继电器断开，采集器的四个接入继电器闭合；

步骤5：采集器测量电阻电路的阻值为100.30Ω，对应温度为0.76℃。计算采集器检定误差，得到电阻误差为390mΩ，对应温度误差为1℃。

Claims (3)

1.一种自动气象站采集器温度测量通道检定装置，其特征在于，包括采集器、第一至第四接入继电器、电阻电路、四线制电阻测量电路、第五至第八接入继电器、MCU控制器；

其中，采集器的四个接线端子分别与第一至第四接入继电器的输入端连接；

电阻电路的输入端分别与第一、第二接入继电器的输出端、第五、第六接入继电器的输入端连接；

电阻电路的输出端分别与第三、第四接入继电器的输出端、第七、第八接入继电器的输入端连接；

第五至第八接入继电器的输出端分别与四线制电阻测量电路的输入端连接；

电阻电路、四线制电阻测量电路的输出端分别通过通信接口与MCU控制器连接；

    所述电阻电路包括N个电阻以及N个与电阻相对应的选通继电器，其中，每一个电阻的输出端和与其相对应的选通继电器的输入端连接，N个电阻选通继电器的输入端并接，N个电阻的输出端并接，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的自动气象站采集器温度测量通道检定装置，其特征在于，所述N为小于等于10的正整数。

3.一种自动气象站采集器温度测量通道检定方法，其特征在于，包括如下步骤：

    步骤1：用户通过MCU控制器选择需要输出的电阻值，采用MCU控制器控制选通继电器闭合；

    步骤2：采用MCU控制器控制四线制电阻测量电路的四个接入继电器闭合，采用四线制电阻测量电路测量电阻电路，得到阻值作为输出电阻值；

    步骤3：采用MCU控制器将输出电阻值转换为温度值，并显示输出电阻值和温度值；

    步骤4：采用MCU控制器控制四线制电阻测量电路的四个接入继电器断开、采集器的四个接入继电器闭合；

    步骤5：采用采集器测量电阻电路的阻值，实现温度测量通道检定。

Images