摘要：目的：介紹一種基于PT1000的自動量熱儀的研究與設(shè)計。方法：改變傳統(tǒng)上下位機控制的方法，采用可編程邏輯器件，將主控制卡和人機界面兩部分分開控制，采用SPI通訊方式進行數(shù)據(jù)傳遞，內(nèi)外筒溫度采集均采用高精度的溫度傳感器PT1000采集，試驗過程中，對于初期、主期以及末期的溫度采集以及C值的算法均按照試驗的要求設(shè)置，試驗環(huán)境采用高精度恒溫系統(tǒng)，盡量避免由環(huán)境溫差引起的誤差。結(jié)果：經(jīng)過瑞方法和國標法對熱容量和發(fā)熱量的測試，測試結(jié)果符合國家標準。結(jié)論：本設(shè)計方法可行。具有良好的推廣價值。

　　關(guān)鍵詞：機電造價論文,PT1000,自動量熱儀,發(fā)熱量,熱容量

　　發(fā)熱量是衡量煤的質(zhì)量的重要指標，也是衡量煤的計價的主要依據(jù)。我國是產(chǎn)煤大國，需要精密快速的量熱儀來測量煤的發(fā)熱量。大部分產(chǎn)品一般采用單片機控制或者上下位機實現(xiàn)的控制形式，單片機控制在現(xiàn)有條件下已經(jīng)無法完成大數(shù)據(jù)處理，處理速度慢。而ISA插槽在計算機主板上逐漸淘汰，從而影響下一代產(chǎn)品的更新。PCI局部總線傳輸速率高、穩(wěn)定性可靠，但一般都基于上下位機操作。該文采用高性價比的CPLD器件實現(xiàn)了嵌入式產(chǎn)品設(shè)計，采用PT1000實現(xiàn)溫度采集[4][5]，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用自動水循環(huán)結(jié)構(gòu)，保證了內(nèi)筒水的自動定量與水溫調(diào)節(jié)，試驗過程中，對于初期、主期以及末期的溫度采集以及C值的算法均按照試驗的要求設(shè)置，試驗環(huán)境采用高精度恒溫系統(tǒng)，盡量避免由環(huán)境溫差引起的誤差。設(shè)計驗證后儀器精度高，試制可行。

　　1 系統(tǒng)工作原理

　　1.1 自動量熱儀工作原理

　　該文中設(shè)計的量熱儀的工作原理是：稱取單位質(zhì)量的煤樣，在氧彈中經(jīng)充分燃燒，用一定質(zhì)量的水去吸收其釋放的熱量，然后采集燃燒之前和燃燒后的水溫，由 PT1000測得的由溫度變化而引起的對應的電信號進行采集，并對系統(tǒng)進行熱量校正，通過A/D轉(zhuǎn)換后，采用一定的數(shù)字濾波方法進行濾波處理，并用經(jīng)驗公式進行修正后得到[6][7][8]。

　　2 硬件設(shè)計

　　其硬件原理框圖如圖1所示，主要分兩個部分：主板控制卡部分和人機界面卡部分。硬件平臺采用CPLD器件ATF1508AS，穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)可調(diào)節(jié)能力強。

　　3 單元電路的設(shè)計

　　3.1 溫度采集電路的設(shè)計

　　溫度采集電路對本設(shè)計而言非常重要，對溫度的采集測量是否準確對儀器的測量準確度影響非常大[9-10]，本設(shè)計采用了精度為0.0001℃的溫度傳感器PT1000進行溫度采集，其原理圖如圖2。

　　3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計

　　溫度的測量分內(nèi)桶和外桶，分兩路溫度采集通道，采用四通道24位A/D轉(zhuǎn)換芯ADS1253對采集的信號進行A/D轉(zhuǎn)換。采用ADR444BRZ作為電壓基準芯片，為A/D采樣提供基準電壓。其原理圖如圖3和圖4所示。

　　4 溫度采樣流程

　　溫度采樣分三個流程： 初期采樣、主期采樣和末期采樣;初期采樣主要是為了采集在點火之前的內(nèi)筒溫度，同時，需要知道點火時的冷卻速度，在其溫度均勻一致后，測得其溫度值。主期采樣主要是采集點火后的溫度值以及點火時間點到45s后的溫升。可以計算溫升速度。當內(nèi)筒溫度出現(xiàn)下降時，試驗進入末期。5分鐘后，準確測取內(nèi)筒溫度。停止攪拌，結(jié)束試驗。計算冷卻速度，并以冷卻速度代表終點時的冷卻速度，作為冷卻校正值的計算之用。

　　5 試驗與測試數(shù)據(jù)分析

　　人機界面控制板控制主控板。人機界面給主控板發(fā)送測試參數(shù)、測試開始命令。主控板完成初期、主期、末期的采樣及控制工作，計算測試數(shù)據(jù)結(jié)果，向人機界面控制板返回實時溫度值、測試狀態(tài)。通過試驗。測得的試驗數(shù)據(jù)表1所示。(檢測試驗數(shù)據(jù)的小數(shù)部分進行了“四舍六入五成雙”處理。)

　　6 結(jié)論

　　本設(shè)計經(jīng)過軟硬件的設(shè)計和試驗驗證，各項指標都符合國家標準，試制可行。在人機界面部分，后期還可以進行觸摸屏的設(shè)計探討。

　　參考文獻：

　　[1] 李英華.煤質(zhì)分析應用技術(shù)指南[M].北京：中國標準出版社，2009.

　　[2] 胡彪，孟志強，胡如龍.PCI總線技術(shù)在量熱儀系統(tǒng)上的應用[J].儀表技術(shù)與傳感器，2008(6)：40-43.

　　[3] 胡彪.快速量熱儀的研究與設(shè)計[D].長沙：湖南大學碩士學位論文，2008.

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　　[6] 李樹龍，楊海生.環(huán)境對自動量熱儀測試過程中的影響分析[J].煤質(zhì)技術(shù)，2012(11).