一种简单实用的环境试验设备自动检测系统

毛玉苹 李贺鹏

（北京航空制造工程研究所，北京100024）

一种简单实用的环境试验设备自动检测系统

毛玉苹 李贺鹏

（北京航空制造工程研究所，北京100024）

介绍基于数据采集器建立的环境试验设备自动检测系统，从系统的组成、测量点的分布、软件操作和数据采集、以及利用Excel快速计算温度特性参数几个方面进行了详细的说明，为环境试验设备温度特性的自动测量提供了一种简单实用的解决办法。

数据采集器；环境试验设备；自动检测系统；温度偏差；温度波动度；温度平坦度

0 引言

目前，在航空科研生产过程中，大量的使用着高低温试验箱、干燥箱、热压罐、烘箱、热处理炉、真空炉、烘箱、热成形设备等环境试验设备，这些设备的温度偏差、温度均匀性、温度波动度等技术指标，直接影响着航空产品在热加工过程中的性能和质量，如果这些设备出现问题，将会因为温度控制超出规定要求而导致航空制件不合格，甚至造成批报废。因此，对用于航空产品的环境试验设备必须进行温度参数的校准和生产过程中的监视和测量。本文为大家介绍对这些设备参数进行准确测量的一种简单实用的测量方法。

由于环境试验设备一般都在工作现场，多数都采用自动测量方法。目前，一般用于测量环境试验设备温度特性的测量系统是由四线制铂电阻传感器若干、一台高精度数字电压表（5位半或6位半）、一台多路扫描开关和笔记本电脑及自编的温度测量软件组成。尽管可以把除铂电阻外的其它仪器组装在一个大箱子里，拉到工作现场进行测量，但仍显得格外笨重和不便。

经过多次试验后，我们自己建立了一套环境试验设备自动检测系统，该系统除四线制铂电阻传感器若干外，硬件只需要一台数据采集器（本文以Fluke Hydra2635A为例）和笔记本电脑，用最少的仪器、最低的代价实现了环境试验设备温度特性的自动测量，最大限度地减少现场测量的不便。其中，数据采集器代替了数字电压表和多路扫描开关，数据采集器配套的软件可通过设置实现数据的自动采集和实时趋势图的绘制，不必再另外编制自动测量软件，然后将导出的采集数据拷入我们预先设定好的计算公式的Excel工作表相应位置，温度偏差、温度波动度、温度平坦度等均可自动计算出来，并打印出符合规范要求的测量记录。

1 温度测量点的布放

进行测量前，先选择测量温度点（本文以100℃点为例），确定测量点的位置，在环境试验设备工作室内布放上、中、下三个测量面，当设备容积小于2m3时，温度测试点为9个，当设备容积大于2m3时，温度测试点为15个（本文以9个测试点为例），布点示意图如图1所示。将铂电阻传感器感温端布放在工作室相应的位置上，测量端分别接到数据采集器的输入端（本文接到通道2至通道10上）。

图1 布点示意图

将数据采集器配套的Logger记录软件和Trend Link趋势绘图软件安装到计算机上，数据采集器后面的RS232C接口与计算机的RS232C用Null Modem通讯电缆连接起来，将数据采集器的波特率设定到9600，为数据采集器进入软件控制模式做好准备。

2 数据采集器的设置方法及数据输出方法

数据采集软件安装完成后，点击数据采集图标，使软件正常运行，进入到数据采集默认初始状态，点击设置菜单中编辑Hydra2635A的设置，测量速度设为慢速（高分辨力），扫描间隔选为120s，点击通道按钮，改变需使用通道的工作方式，选中2～10通道为使用通道，点击功能按钮将2～10通道设置为RTD－4W模式，点击OK。

回到Hydr2635A的设置界面，点击数据文件按钮，选择“使能数据文件记录方式”，文件格式选择Trend Link，点击批选择按钮，选择周期间隔为30min，选择按指定时间开始第一个周期，该时间依据设备升温及稳定时间确定，本应用说明中我们选择30min，见图2。

图2 数据采集器记录参数设置

点击选择数据文件按钮，选择数据文件保存的路径及文件名。为使用方便，请将路径设置至桌面，我们设定文件名称为001.set，见图3。

图3 数据采集器记录文件设置

保存后回到Hydra的设置界面，点击▶启动Hydra按钮，数据采集器开始正常工作，见图4。

点击绘图／趋势按钮，选择显示Trend Link，进入Trend Link for fluke趋势绘图软件。通过该绘图软件，我们可以观测每个测试点的温度变化曲线。Trend Link绘图软件默认初始状态为4路曲线显示，我们可以添加其他路的显示曲线，具体操作如下：

选择Edit菜单下Add Curve按钮，在Data Set中双击上面设置的数据文件名001.set，在Tags栏中选择要添加的路数，这里选择0106－0110，然后点击OK，开始绘图。

当Hydra采集状态栏中的回收扫描数达到15次时，按■（停止Hydra）扫描按钮，点击趋势绘图界面中的Batch mode（批处理）按钮，此时界面显示为周期间隔30min的趋势图。点击时间轴中间的时间间隔编辑框，设置为30min。实时曲线如图5。

然后，我们把趋势图中的数据转化为Excel形式，在趋势绘图显示界面上点击Utilities菜单，选择Export CSV Data，在Directories栏中选择转换文件的存储位置，我们选择c：＼001，为方便数据导出及计算，在Export File Type中选择Column Heading Format（*.CSV）格式，点击OK数据便保存到c：＼001。

3 利用Excel实现参数的自动计算

在C盘根目录下打开001.CSV文件，将9个测试点的15次采集的数据（数据格式和位置与规范中测量记录格式相同）拷贝至“环境试验设备测量记录”Excel表中阴影部分所示位置，见表1。利用Excel中的数据计算功能实现测量数据的自动处理。

其中的公式设定为：最大“＝MAX（D3：L3）”，最小“＝MIN（D3：L3）”，拖动十字柄向下到第15次测量处，得到每次测量的最高温度点和最低温度点。温度均匀度公式设定为：

图4 数据采集器Logger记录软件主控制界面

图5 数据采集器软件记录的通道波形

“＝SUM（（M3－N3），（M4－N4），（M5－N5），（M6－N6），（M7－N7），（M8－N8），（M9－N9），（M10－N10），（M11－N11），（M12－N12），（M13－N13），（M14－N14），（M15－N15），（M16－N16），（M17－N17））／15”

均值计算C18设定“＝Average（C3：C17）”，H18设定“＝Average（H3：H17）”，温度偏差＝C18－H18

最大值＝MAX（D3：D17），

最小值＝MIN（D3：D17）

温度波动度＝（H19－H20）／2。这样，便可实现当数据拷贝到该表格的指定位置时，所有参数可自动计算出来。我们可以对照表2对环境试验设备是否符合技术要求进行判断。

表1 环境试验设备测量记录

表2 环境试验设备的技术要求 ℃

4 结束语

保证航空科研生产现场所用的环境试验设备的性能参数处在规定的范围内是保证航空产品质量的重要保证。该测量系统用最少的仪器和最小的代价实现了对环境试验设备温度特性的自动测量，可用于环境试验设备温度参数的校准，也可用于生产过程中对温度参数的监视和测量，方法简单实用，值得推广。

［1］彭芳林，王红梅.环境试验设备现场校准系统及测量不确定度评定.计量技术，2007（3）

［2］JJF 1101—2003环境试验设备温度、湿度校准规范

［3］Fluke 2635A Hydra Series IIData Bucket user Manual

［4］黄伊刚.环境试验设备的校准与检测.上海计量与测试，2009（4）

［5］李文举，陈伟权，翟锡坤.环境试验设备温湿度场测量结果的不确定度分析.中国计量，2008（12）

10.3969／j.issn.1000－0771.2013.4.14