工業鉑熱電阻檢定數據處理軟件

周秀紅

(中國石油西部管道公司科技信息服務中心，烏魯木齊 830012)

工業鉑電阻具有測溫準確、精度高、穩定性好、測溫范圍寬及遠距離測量等優點，在石油化工生產和科學實驗中有著非常廣泛的應用，其測溫結果的準確度直接影響產品質量或實驗結果。在日常檢定過程中，工業鉑熱電阻檢定規程中給出的檢定結果的計算程序繁瑣，手工處理時容易出錯，在計算過程中對數據的取舍也會影響檢定結果，而且Excel設計的計算過程不能對所有儀表信息進行對應存儲。

為了更好地解決計算中的實際問題，并能更方便地存儲儀表的檢定信息，筆者將Visual Studio 2008和C#語言結合，編寫了工業鉑熱電阻檢定結果的數據處理軟件，以期達到更高的計量計算準確度。

1 鉑熱電阻誤差判定參數①

參照《工業鉑、銅熱電阻檢定規程》(JJG 229-1998)，判斷一支鉑熱電阻合格與否，在檢查裝配質量、外觀和絕緣電阻測量合格后，主要是判定鉑熱電阻值R分別為0、100℃的實際電阻值對分度表標稱電阻值的允許偏差，以及電阻溫度系數a與標稱值的偏差Δa是否符合規定。

在JJG 229-1998中，鉑熱電阻的實際電阻值對分度表標稱電阻值是以溫度表示的允許偏差Ei(℃)：A級±(0.15+0.002∣t∣)，B級±(0.30+0.005∣t∣)，將其以溫度表示的允許偏差轉換成電阻允差，以便直觀判斷R為0、100℃時是否合格。被檢鉑熱電阻在0℃時電阻隨溫度的變化率(dR/dt)t=0=0.391Ω/℃，在100℃時電阻隨溫度的變化率(dR/dt)t=100=0.379Ω/℃，通過計算得到A級鉑熱電阻在0℃時的電阻最大允差為±0.15×0.391=±0.05865Ω，100℃時的電阻最大允差為±0.35×0.379=±0.13265Ω；B級鉑熱電阻0℃時的電阻最大允差為±0.30×0.391=±0.1173Ω，100℃時的電阻最大允差為±0.80×0.379=±0.3032Ω，即可得到鉑熱電阻誤差判定參數(表1)。

表1 鉑熱電阻誤差判定參數

因此，在R(0℃)、 (100℃)符合上述要求后，接下來計算電阻溫度系數與標稱值的偏差Δa。

2 鉑熱電阻檢定結果常用計算方法

2.1 手工計算

從JJG 229-1998了解到，工業鉑熱電阻的電阻與溫度存在一定的關系：在-200～0℃時，R(t)=R(0℃)·[1+At+Bt2+C(t-100℃)t3]，在0～850℃時R(t)=R(0℃)·(1+At+Bt2)，

其中R(t)為當溫度為t時鉑熱電阻的電阻值；t為溫度；R(0℃)是溫度為0℃時鉑熱電阻的電阻值；A、B、C為常數，A的值為3.9083×10-3℃-1，B的值為-5.775×10-7℃-2，C的值為-4.183×10-12℃-4。

從這兩個式子可以看出，只要計算出在溫度為0℃時的鉑熱電阻的阻值，就可以得到溫度為t時的鉑熱電阻的阻值。通過計算并對計算過程進行推導歸納總結，得出鉑熱電阻標稱值偏差Δa的計算式如下：

Δa=a-0.003851

0.003851，R′(0℃)=100.00Ω，三線制鉑電阻；Ri=2R1-R2

最后得到-偏差Δa公式為：

因此，將標準和被檢鉑熱電阻的檢定數據代入上述公式，通過復雜的計算就可以得出檢定結果，對照規程要求判定其合格與否和準確程度，鉑熱電阻標稱值的偏差判定標準見表1。

2.2 采用Excel表格計算

為了簡化計算過程，避免手工計算錯誤和對數據精度取舍不適當的問題，采用Excel設計了比較簡便、適用的計算公式，如圖1、2所示。

在圖1、2所示的表格中，根據被檢鉑熱電阻的接線方法輸入鉑熱電阻檢定過程中記錄的各種數據，包括：標準鉑熱電阻水三相點的電阻值；標準鉑熱電阻證書給出的電阻比；標準鉑熱電阻在0、100℃時的測量電阻值；被檢鉑熱電阻在0、100℃時的測量電阻值。最后采用Excel表格通過公式計算給出標稱值的實際偏差值，同時判定其是否合格并給出精確度。

雖然Excel表格計算鉑熱電阻檢定結果使計算結果得以簡化，但是沒有對鉑熱電阻的詳細信息進行存儲，不能將數據計算、結果查詢和證書打印功能結合為一體。

圖1 二線與四線鉑熱電阻檢定結果計算

圖2 三線鉑熱電阻檢定結果計算

3 工業鉑熱電阻檢定結果數據處理軟件

鑒于鉑熱電阻檢定結果常用計算方法的不足和統計信息不全面的問題，將Visual Studio 2008和C#語言相結合設計編制工業鉑熱電阻檢定結果數據處理軟件，該軟件主要由五大功能模塊組成。

3.1 系統設置模塊

主要對員工信息進行動態管理，為信息錄入模塊中的人員信息提取做輔助。

3.2 信息錄入模塊

該模塊是軟件的核心部分，主要錄入計量器具信息(包括證書編號、送檢單位、計量器具名稱、型號規格、出廠編號、制造單位和檢定依據)，選擇接線方式，添加檢定數據與計算，輸入環境條件及審核等其他信息。將錄入諸多條的基本信息數據存入到Access數據庫中，這樣以后的輸入就由計算機直接調用，在原始記錄和證書打印中就不會再發生人為操作的錯誤，還可以減少數據的輸入量，從而提高工作效率和質量，如送檢單位、計量器具名稱、型號規格、制造單位及檢定依據等信息就不用每次輸入，只要調用，就會自動生成。此外，檢定日期和有效期都是由計算機自動設定，避免了人為錯誤。

同時，該模塊將公式的計算轉移到后臺處理，自動完成繁瑣的計算程序。只要輸入檢定數據，計算機就會計算出標稱值偏差，判斷檢定合格與否，并根據精確度的要求(表1)，給出被檢鉑熱電阻的等級，避免了費時費力的人工計算和錯誤現象的發生，操作更加簡便。

數據計算程序代碼如下：

R0X=Rtpx/1.0000398;

Rt0=0.00399*Rtpx;

Ri=2*R1-R2;(三線鉑熱電阻增加此項)

DRx=Rix-R0X;

ti=DRx/Rt0;

R0=Ri-0.391*ti;

R100X=Rtpx*W100x;

Rt100=0.00387*Rtpx;

Rb=2*R3-R4;(三線鉑熱電阻增加此項)

Dt=(Rbx-R100X)/Rt100;

R100=Rb-0.379*Dt;

W100=R100/R0;

E0=(R0-100)/0.391;

DW100=W100-1.385;

a=(R100-R0)/(100*R0);

Da=a-0.003851;

檢定結果判定程序代碼如下：

Da=Math.Round(Da，6);

lblDA.Text=Da.ToString("F6");

if(Math.Abs(Da)<=0.000006)

{

lblConclusion.Text="A級";

}

if(Math.Abs(Da)>0.000006&&Math.Abs(Da)<=0.000012)

{

lblConclusion.Text="B級";

}

if(Math.Abs(Da)>0.000012)

{

lblConclusion.Text="不合格";

}

3.3 信息查詢模塊

查詢、檢索、核對儀表具體信息，存檔保存，以便全面了解并掌握各單位在用鉑熱電阻的檢定情況。

3.4 證書打印模塊

根據JJG 229-1998編寫證書模板，只要完成基本參數的輸入，即可由計算機自動完成規定格式的檢定證書打印，從而提高工作效率并降低檢定人員的工作強度。

3.5 幫助模塊

主要提供用戶詳細指南。

4 軟件應用要求

鉑熱電阻檢定數據計算與處理軟件的要求：Microsoft.NET Framework 3.5；滿足的操作系統有Windows XP Home或Windows XP Professional；Windows Server 2003系列；Windows Vista；Windows Server 2008。

硬件要求：運行Microsoft.NET Framework 3.5所需滿足的CPU最低配置Pentium 400MHz、建議配置Pentium 1GHz或更快；RAM最低要求96MByte、建議256MByte以上。

5 結束語

結合實際工作，筆者開發了工業鉑熱電阻檢定結果數據處理軟件，把計量檢定過程中極其復雜和繁瑣的計算簡單化，提高了工作效率，促進了計量管理技術水平的進一步提高。下一步，筆者將會把工業鉑熱電阻檢定結果數據處理軟件開發成網絡版，以適用于多用戶同時進行遠程在線操作，省時提效，事半功倍。