毛玉蘋 李賀鵬

（北京航空制造工程研究所，北京100024）

一種簡單實用的環(huán)境試驗設備自動檢測系統(tǒng)

毛玉蘋 李賀鵬

（北京航空制造工程研究所，北京100024）

介紹基于數據采集器建立的環(huán)境試驗設備自動檢測系統(tǒng)，從系統(tǒng)的組成、測量點的分布、軟件操作和數據采集、以及利用Excel快速計算溫度特性參數幾個方面進行了詳細的說明，為環(huán)境試驗設備溫度特性的自動測量提供了一種簡單實用的解決辦法。

數據采集器；環(huán)境試驗設備；自動檢測系統(tǒng)；溫度偏差；溫度波動度；溫度平坦度

0 引言

目前，在航空科研生產過程中，大量的使用著高低溫試驗箱、干燥箱、熱壓罐、烘箱、熱處理爐、真空爐、烘箱、熱成形設備等環(huán)境試驗設備，這些設備的溫度偏差、溫度均勻性、溫度波動度等技術指標，直接影響著航空產品在熱加工過程中的性能和質量，如果這些設備出現問題，將會因為溫度控制超出規(guī)定要求而導致航空制件不合格，甚至造成批報廢。因此，對用于航空產品的環(huán)境試驗設備必須進行溫度參數的校準和生產過程中的監(jiān)視和測量。本文為大家介紹對這些設備參數進行準確測量的一種簡單實用的測量方法。

由于環(huán)境試驗設備一般都在工作現場，多數都采用自動測量方法。目前，一般用于測量環(huán)境試驗設備溫度特性的測量系統(tǒng)是由四線制鉑電阻傳感器若干、一臺高精度數字電壓表（5位半或6位半）、一臺多路掃描開關和筆記本電腦及自編的溫度測量軟件組成。盡管可以把除鉑電阻外的其它儀器組裝在一個大箱子里，拉到工作現場進行測量，但仍顯得格外笨重和不便。

經過多次試驗后，我們自己建立了一套環(huán)境試驗設備自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)除四線制鉑電阻傳感器若干外，硬件只需要一臺數據采集器（本文以Fluke Hydra2635A為例）和筆記本電腦，用最少的儀器、最低的代價實現了環(huán)境試驗設備溫度特性的自動測量，最大限度地減少現場測量的不便。其中，數據采集器代替了數字電壓表和多路掃描開關，數據采集器配套的軟件可通過設置實現數據的自動采集和實時趨勢圖的繪制，不必再另外編制自動測量軟件，然后將導出的采集數據拷入我們預先設定好的計算公式的Excel工作表相應位置，溫度偏差、溫度波動度、溫度平坦度等均可自動計算出來，并打印出符合規(guī)范要求的測量記錄。

1 溫度測量點的布放

進行測量前，先選擇測量溫度點（本文以100℃點為例），確定測量點的位置，在環(huán)境試驗設備工作室內布放上、中、下三個測量面，當設備容積小于2m3時，溫度測試點為9個，當設備容積大于2m3時，溫度測試點為15個（本文以9個測試點為例），布點示意圖如圖1所示。將鉑電阻傳感器感溫端布放在工作室相應的位置上，測量端分別接到數據采集器的輸入端（本文接到通道2至通道10上）。

圖1 布點示意圖

將數據采集器配套的Logger記錄軟件和Trend Link趨勢繪圖軟件安裝到計算機上，數據采集器后面的RS232C接口與計算機的RS232C用Null Modem通訊電纜連接起來，將數據采集器的波特率設定到9600，為數據采集器進入軟件控制模式做好準備。

2 數據采集器的設置方法及數據輸出方法

數據采集軟件安裝完成后，點擊數據采集圖標，使軟件正常運行，進入到數據采集默認初始狀態(tài)，點擊設置菜單中編輯Hydra2635A的設置，測量速度設為慢速（高分辨力），掃描間隔選為120s，點擊通道按鈕，改變需使用通道的工作方式，選中2～10通道為使用通道，點擊功能按鈕將2～10通道設置為RTD－4W模式，點擊OK。

回到Hydr2635A的設置界面，點擊數據文件按鈕，選擇“使能數據文件記錄方式”，文件格式選擇Trend Link，點擊批選擇按鈕，選擇周期間隔為30min，選擇按指定時間開始第一個周期，該時間依據設備升溫及穩(wěn)定時間確定，本應用說明中我們選擇30min，見圖2。

圖2 數據采集器記錄參數設置

點擊選擇數據文件按鈕，選擇數據文件保存的路徑及文件名。為使用方便，請將路徑設置至桌面，我們設定文件名稱為001.set，見圖3。

圖3 數據采集器記錄文件設置

保存后回到Hydra的設置界面，點擊?啟動Hydra按鈕，數據采集器開始正常工作，見圖4。

點擊繪圖／趨勢按鈕，選擇顯示Trend Link，進入Trend Link for fluke趨勢繪圖軟件。通過該繪圖軟件，我們可以觀測每個測試點的溫度變化曲線。Trend Link繪圖軟件默認初始狀態(tài)為4路曲線顯示，我們可以添加其他路的顯示曲線，具體操作如下：

選擇Edit菜單下Add Curve按鈕，在Data Set中雙擊上面設置的數據文件名001.set，在Tags欄中選擇要添加的路數，這里選擇0106－0110，然后點擊OK，開始繪圖。

當Hydra采集狀態(tài)欄中的回收掃描數達到15次時，按■（停止Hydra）掃描按鈕，點擊趨勢繪圖界面中的Batch mode（批處理）按鈕，此時界面顯示為周期間隔30min的趨勢圖。點擊時間軸中間的時間間隔編輯框，設置為30min。實時曲線如圖5。

然后，我們把趨勢圖中的數據轉化為Excel形式，在趨勢繪圖顯示界面上點擊Utilities菜單，選擇Export CSV Data，在Directories欄中選擇轉換文件的存儲位置，我們選擇c：＼001，為方便數據導出及計算，在Export File Type中選擇Column Heading Format（*.CSV）格式，點擊OK數據便保存到c：＼001。

3 利用Excel實現參數的自動計算

在C盤根目錄下打開001.CSV文件，將9個測試點的15次采集的數據（數據格式和位置與規(guī)范中測量記錄格式相同）拷貝至“環(huán)境試驗設備測量記錄”Excel表中陰影部分所示位置，見表1。利用Excel中的數據計算功能實現測量數據的自動處理。

其中的公式設定為：最大“＝MAX（D3：L3）”，最小“＝MIN（D3：L3）”，拖動十字柄向下到第15次測量處，得到每次測量的最高溫度點和最低溫度點。溫度均勻度公式設定為：

圖4 數據采集器Logger記錄軟件主控制界面

圖5 數據采集器軟件記錄的通道波形

“＝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”

均值計算C18設定“＝Average（C3：C17）”，H18設定“＝Average（H3：H17）”，溫度偏差＝C18－H18

最大值＝MAX（D3：D17），

最小值＝MIN（D3：D17）

溫度波動度＝（H19－H20）／2。這樣，便可實現當數據拷貝到該表格的指定位置時，所有參數可自動計算出來。我們可以對照表2對環(huán)境試驗設備是否符合技術要求進行判斷。

表1 環(huán)境試驗設備測量記錄

表2 環(huán)境試驗設備的技術要求 ℃

4 結束語

保證航空科研生產現場所用的環(huán)境試驗設備的性能參數處在規(guī)定的范圍內是保證航空產品質量的重要保證。該測量系統(tǒng)用最少的儀器和最小的代價實現了對環(huán)境試驗設備溫度特性的自動測量，可用于環(huán)境試驗設備溫度參數的校準，也可用于生產過程中對溫度參數的監(jiān)視和測量，方法簡單實用，值得推廣。

［1］彭芳林，王紅梅.環(huán)境試驗設備現場校準系統(tǒng)及測量不確定度評定.計量技術，2007（3）

［2］JJF 1101—2003環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范

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

［4］黃伊剛.環(huán)境試驗設備的校準與檢測.上海計量與測試，2009（4）

［5］李文舉，陳偉權，翟錫坤.環(huán)境試驗設備溫濕度場測量結果的不確定度分析.中國計量，2008（12）

10.3969／j.issn.1000－0771.2013.4.14