常用仪器仪表工作原理简介(6)

6．过程校验仪的工作原理
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12所示。

        图12 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：
                                        (6-1)
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1／2²⁰。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：
(6-2)
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。
(待续)

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