温度国家副基准自动测试系统的设计与实现

摘要

温度的测量和控制技术被广泛应用于如工业生产、科学研究、航空航天、气象预警、石油钻探和输送、国防研究等各个领域中。标准铂电阻温度计是传递国际温标的计量标准器具，用于检定标准水银温度计、精密温度计和工业铂电阻温度计的标准器，被广泛应用于各级温度计量实验室的量值传递和精密测温。温度副基准装置的建立正是通过准确复现ITS-90国际温标，分度标准铂电阻温度计，并通过温度量传体系，实现温度的准确测量。
　　本论文基于副基准装置中的固定点装置和电测设备的技术改造和软件的开发建立温度副基准自动测试系统。本文通过分析温度副基准的理论基础和技改前的种种问题，以温度副基准装置的自动测试系统的设计与实现作为研究内容，在原有副基准装置的基础上对系统硬件进行技术升级和研制，系统的硬件主要由固定点容器，固定点保存装置，测温电桥，高精度测温仪，标准电阻，多路转换开关，计算机，标准电阻组成。其中固定点装置的研制，电测设备的选用是研究的主要内容。系统的软件部分以Microsoft Visual Studio2008为开发平台，结合IEEE-488、RS-232等标准通讯接口技术，采用C＃编程语言、Microsoft SQL Server2005数据库和水晶报表控件设计和实现。系统中的固定点装置、高精度测温仪通过RS-232串口与计算机连接，系统中的测温电桥通过GPIB接口卡，GPIB电缆与计算机相连,然后由系统软件实现参数设置、自动控温，数据自动采集、分析，处理，实时显示和数据管理等功能。本文设计的自动测试系统集自动测量和数据处理于一体，减少了人为因素，提高工作效率和数据处理的准确率。本文构建的温度测试平台不仅实现了温度副基准的自动测试，也使温度校准的应用更加灵活、高效。
　　经实验证明，本文设计的系统运行稳定，可靠，实验数据理想，成功恢复温度国家副基准原有的技术指标，大大提高工作效率，并保证了温度量值在全国范围的准确量传，因此具有重要的社会意义和实用价值。

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第一章 绪 论

1.1论文研究背景及意义

1.2国内外温标研究的现状和发展趋势

1.3面临的问题与挑战

1.4本文主要工作

1.5本论文的结构安排

1.6本章小结

第二章 温度计量学的理论基础

2.1测温学的起源和温标的发展

2.2我国温度量传体系的建立

2.3温度国家副基准概述及测量原理

2.4本章小结

第三章 系统方案设计

3.1副基准技改前状况

3.2测量方法

3.3技改前存在的问题

3.4系统需求分析

3.5系统方案设计

3.6本章小结

第四章 系统硬件设计与研制

4.1自动控制装置

4.2数据测试装置

4.3系统硬件集成

4.4本章小结

第五章 系统软件的设计与实现

5.1设计思路

5.2设计原则

5.3设计目标

5.4关键技术

5.5软件功能设计

5.6系统软件实现

5.7本章小结

第六章 自动测试系统的运行结果测试与验证

6.1系统验证与测试方案

6.2系统主要测试用例

6.3系统测试结果

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1全文总结

7.2后续工作展望

致谢

参考文献