过程校验仪都使用微处理器,输出和输入采用dac和adc技术,具有较高的精度和百万分之一的分辨率。校验仪没有电位器等可调元件,而是采用面板校准技术,由微处理器在规定的时间,自动进行内部校准以消除各种影响,并能溯源至上一级标准。vc系列的工作原理如下:
(1)过程校验仪温度测量及输出的工作原理
校验仪用在温度测量及输出时,其原理是按照热电偶、热电阻的分度表,输出或者测量一个相应的mv或ω信号, 再根据分度表转换为相应的温度进行显示,vc14的工作原理如图1所示。
图1 vc14工作原理方框图
① 电压和热电偶输出时的工作原理
用于电压和热电偶输出时,可通过面板的“input/output”和“fun”功能键选择电压或热电偶输出功能,微处理器控制开关s1使公共端c与v接通,这时dac的参考输入为vref。由于dac输出vda与参考输入vref的关系为:
(n=20, d为数字输入码,从0〜2n),所以:
(1)
这时可通过面板设定的输出值由微处理器转换为d值,使仪表输出改变,由于d值范围为0〜220,所以仪表输出vhl范围为0〜a1×vref,分辨率为③1/220。a1值通过操作面板的“rang”键改变,可使仪表输出不同量程的信号。
② 测量电压和热电偶的工作原理
用于测量电压和热电偶时,可通过面板的“input/output”和“fun”键选定输入电压测量,微处理器控制s2,打向v端,此时adc转换值:
通过“rage”键由微处理器调整a2放大倍数,使v1nhl从0到满量程变化时d按0〜220变化,转换后的d值经微处理器运算变为相应的显示值送lcd进行显示。
在模拟和测量热电偶时,仪表具有冷端温度自动补偿功能,微处理器每隔10秒钟控制s3使c与r接通,机内温度传感器的输出送入adc转换为相应的数值,此数值送入微处理器可对当前的温度输出值或温度测量值进行修正。
③ 电阻和热电阻输出时的工作原理
过程校验仪的电阻输出有别于传统的电阻箱,它采用了虚拟电阻的形式,所以要求校验仪的外部要有激励电流,其工作原理如下:
用于电阻和热电阻输出时,可通过面板的“fun”功能键选择电阻或热电阻输出功能,微处理器控制开关s1使公共端c与ω端接通,此时仪表外部必须有一个激励电流i,dac的参考输入vref = i×rref ,代入式(6-1),则:
所以输出hl两端的电阻:
(2)
电阻输出的范围为0〜a1×rref, a1值由操作面板的“rage”键改变,使仪表输出不同量程的信号。
④ 测量电阻和热电阻的工作原理
用于测量电阻和热电阻时,微处理器控制s2打向ω端。此时如在输入端子hl之间接一个被测电阻rx,则:
调整a2放大倍数,使rx从0到满量程变化时d按0〜2n变化。转换后的d值经微处理器变为相应的显示值送lcd进行显示。