专利名称：一种多功能过程校验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种过程校准装置，尤其涉及一种多功能过程校验装置。
背景技术：
目前，工业中广泛采用各种过程设备和环路信号，例如4_20mA标准电流信号等， 相关的设备包括各种变送器、二次仪表等，其中，对于过程设备的检测和校验便是一项复杂的工作，因为过程设备涉及的领域很多，需要监测的模拟信号类型数量也是测量不可以比拟的，对检测识别的可靠性以及测量精度的要求非常严格，仅次于军工级别。例如工业生产中常说的“温、压、流”检测，具体就是说温度测量、压力测量和流量测量，这些自然模拟量的测量在工业中是通过高可高性的各类变送器作为第一级的测量， 目的是将这些非电量信号直接转化为可以被系统是别的电信号，例如比准工业环路信号 4-20mA电流信号等等。由于工业生产对设备的可靠性和测量精度要求很高，所以需要对这些设备进行定期的检测和校验，现场工作人员往往需要很多个测量工具盒以及校验仪表等工具相互配合使用才能完成对设备的检测和检验，这样就给工作带来了很大的不便，影响其工作效率，同时采用多种设备，成本高。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种低成本，并集合了各种外部信号测量和模拟输出的多功能过程校验装置，减小其体积，提高便携性，同时，促进对现场设备的校验和检修工作。对此，本实用新型提供一种多功能过程校验装置，包括用于测量外部信号的测量端口 ；与所述测量端口依次连接的模数转换模块、中央处理模块和数模转换模块；与所述数模转换模块依次连接的信号比例放大模块、模拟信号源模块、多路模拟切换开关和输出模块；分别与所述中央处理模块连接的显示模块和人机交互模块；以及，分别与所述测量端口、模数转换模块和人机交互模块连接的电源模块。其中，所述测量端口用于测量外部的直流电压、直流毫伏、直流电流、电阻、热电阻温度以及热电偶温度信号，所述中央处理模块用于分析和处理数据，本实用新型包括两种工作模式，即测量模式和模拟输出模式，测量模式下，将外部的电压、电流、电阻等标准被测信号通过测量端口输入至本实用新型内部，经过比例衰减或者放大的初级处理后，送入模数转换模块，即A/D转换模块，中央处理模块接收到模数转换模块输出的数据后，进行处理和计算，然后送入至显示模块进行显示，该部分与模拟输出模式的部分是独立的，可以并行同时工作。本实用新型的应用领域多为工业过程的环路设备上，现场使用环境较为复杂，干扰会作用在A/D测量上，即作用于模数转换模块上，因此，在硬件的设计满足了一定的标准，比如具有一定的抗电磁干扰，本实用新型所述的模数转换模块采用A/D芯片，可以采用慢速高精度小信号的A/D芯片实现测量，同时，加入线性滤波，能够更为有效地抑制噪声信号的干扰。所述模拟输出模式的工作过程与测量模式的工作过程是相反的，模拟输出模式下，本实用新型可以等效为一个可变电阻，这时外部设备会提供一个测试激励信号输入到本实用新型内部，根据外界阻性测试设备的不同，激励信号的大小也不同，能够在软硬件结合的基础上实现数字精密合成模拟信号输出的功能，所述数模转换模块采用D/A芯片根据外部测试信号的大小和待输出电阻的阻值来计算和输出信号。所述模拟输出模式需要采用模拟信号源模块模拟不同的信号源来实现，所述模拟信号源模块包括了电压模拟输出、电流模拟输出和温度模拟输出多个单元，这些模块有机组合，其输出量与数模转换模块的控制信号存在比例关系，在输出特定数据的模拟量时，通过人机交互模块设定一个待输出的数据，本实用新型即可自动执行输出模拟的信号，这个过程是中央处理模块接收到人机交互模块的控制后，分析其输入数据，然后经过计算给数模转换模块输出一个控制信号，数模转换模块接收到该控制信号后输出一个特定的模拟电压信号至被控的模拟信号源模块，用以产生各种模拟信号的输出，不同的模拟信号输出通过多路模拟切换开关实现切换和共用输出通道进行输出与显示。与现有技术相比，本实用新型可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，可以同时并行工作于测量模式和模拟输出模式下，除此之外，所述测量模式和模拟输出模式共用中央处理模块、显示模块、人机交互模块以及电源模块，从而减小了其体积，降低了成本，极大地方便了现场的校验和检修工作，提高工作效率。优选的，所述中央处理模块采用微控制器。其中，所述中央处理模块采用微控制器，即采用MCU采集并处理测量端口和人机交互模块的信息，并连接所述显示模块，实现对测量模式和模拟输出模式这两种工作状态的控制及其显示。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述中央处理模块采用微控制器，控制简便，速度快，更进一步地方便了现场校验工作的进行，提高其工作效率。优选的，所述模拟信号源模块包括电压模拟输出单元、电流模拟输出单元、热电阻温度模拟输出单元和热电偶温度模拟输出单元。其中，所述模拟信号源模块，实际上包括了电压模拟输出单元、电流模拟输出单元、热电阻温度模拟输出单元和热电偶温度模拟输出单元，分别用于模拟输出电压、电流、 RTD温度和TC温度，RTD温度为热电阻温度，TC温度为热电偶电阻，这些单元的有机组合实现校验时各种信号的模拟输出，其信号量与数模转换模块的控制信号存在比例关系，其工作过程为采用隔离变送器和传感器实现对各个设备输出模拟信号。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述模拟信号源模块包括电压模拟输出单元、电流模拟输出单元、热电阻温度模拟输出单元和热电偶温度模拟输出单元，用于分别模拟输出电压、电流、热电阻温度和热电偶温度等，实现了校验时所需的各种信号的模拟输出，极大方便了现场的校验和检修工作。[0022]优选的，所述电源模块采用用于对线性电源进行转换的电源转换单元和数字开关单元。其中，本实用新型的各个模块需要不同幅度的多路电源，为此，本实用新型采用小型的数字开关单元，所述电源转换单元用于对线性电源进行转换，电源经过电源转换单元和数字开关单元转换成不同幅度的多路电源后得以分配，各个模块能够得到所需的各路电源，所述电源转换单元可以采用线性电源转换芯片。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述电源模块采用用于对线性电源进行转换的电源转换单元和数字开关单元，各个模块能够快速得到不同幅度的多路电源，促进电源模块的共用，减小体积，降低成本。优选的，所述电源模块采用8节可充电电池。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述电源模块采用8节可充电电池,可充电电池可以采用2100mAh的可充电镍氢AA电池，方便、实用。优选的，还包括与所述电源模块连接的充电模块。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，还包括与所述电源模块连接的充电模块，所述充电模块与可充电电池相互配合，方便、实用。优选的，所述显示模块采用IXD显示屏。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述显示模块采用LCD显示屏， 可以同时显示测量数据和模拟输出数据。优选的，所述显示模块采用320*240的图形点阵显示屏。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述显示模块采用320*240的图形点阵显示屏，显示的数据能够实现编程控制，逐点校正，提高显示效果。优选的，所述人机交互模块采用阵列式数字键盘输入单元。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，功能齐全，体积小，且其输入数据的方式简单灵活，操作简便。优选的，还包括通信模块。本实用新型进一步采用上述技术特征，其优点在于，所述通信模块采用上位机实现通信，能够实现过程校验装置的智能化和网络化，更进一步全面实现多功能过程校验装置，便于实际的应用与操作。

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图；图2是本实用新型另一种实施例工业回路设备的结构示意图；图3是本实用新型另一种实施例信号比例放大模块的结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。实施例1 :如图1所示，本例提供一种多功能过程校验装置，包括用于测量外部信号的测量端口 ；与所述测量端口依次连接的模数转换模块、中央处理模块和数模转换模块；与所述数模转换模块依次连接的信号比例放大模块、模拟信号源模块、多路模拟切换开关和输出模块；分别与所述中央处理模块连接的显示模块和人机交互模块；以及，分别与所述测量端口、模数转换模块和人机交互模块连接的电源模块。其中，所述测量端口用于测量外部的直流电压、直流毫伏、直流电流、电阻、热电阻温度以及热电偶温度信号，所述中央处理模块用于分析和处理数据，本例包括两种工作模式，即测量模式和模拟输出模式，测量模式下，将外部的电压、电流、电阻等标准被测信号通过测量端口输入至本例内部，经过比例衰减或者放大的初级处理后，送入模数转换模块，即 A/D转换模块，中央处理模块接收到模数转换模块输出的数据后，进行处理和计算，然后送入至显示模块进行显示，该部分与模拟输出模式的部分是独立的，可以并行同时工作。本例的应用领域多为工业过程的环路设备上，现场使用环境较为复杂，干扰会作用在A/D测量上，即作用于模数转换模块上，因此，在硬件的设计满足了一定的标准，比如具有一定的抗电磁干扰，本例所述的模数转换模块采用A/D芯片，可以采用慢速高精度小信号的A/D芯片实现测量，同时，加入线性滤波，能够更为有效地抑制噪声信号的干扰。所述模拟输出模式的工作过程与测量模式的工作过程是相反的，模拟输出模式下，本例可以等效为一个可变电阻，这时外部设备会提供一个测试激励信号输入到本例内部，根据外界阻性测试设备的不同，激励信号的大小也不同，能够在软硬件结合的基础上实现数字精密合成模拟信号输出的功能，所述数模转换模块采用D/A芯片根据外部测试信号的大小和待输出电阻的阻值来计算和输出信号。所述模拟输出模式需要采用模拟信号源模块模拟不同的信号源来实现，所述模拟信号源模块包括了电压模拟输出、电流模拟输出和温度模拟输出多个单元，这些模块有机组合，其输出量与数模转换模块的控制信号存在比例关系，在输出特定数据的模拟量时，通过人机交互模块设定一个待输出的数据，本例即可自动执行输出模拟的信号，这个过程是中央处理模块接收到人机交互模块的控制后，分析其输入数据，然后经过计算给数模转换模块输出一个控制信号，数模转换模块接收到该控制信号后输出一个特定的模拟电压信号至被控的模拟信号源模块，用以产生各种模拟信号的输出，不同的模拟信号输出通过多路模拟切换开关实现切换和共用输出通道进行输出与显示。与现有技术相比，本例可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，可以同时并行工作于测量模式和模拟输出模式下，除此之外，所述测量模式和模拟输出模式共用中央处理模块、显示模块、人机交互模块以及电源模块，从而减小了其体积，降低了成本，极大地方便了现场的校验和检修工作，提高工作效率。实施例2 与实施例1不同的是，本例所述中央处理模块采用微控制器。[0055]其中，所述中央处理模块采用微控制器，即采用MCU采集并处理测量端口和人机交互模块的信息，并连接所述显示模块，实现对测量模式和模拟输出模式这两种工作状态的控制及其显示。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述中央处理模块采用微控制器，控制简便，速度快，更进一步地方便了现场校验工作的进行，提高其工作效率。实施例3 与实施例1不同的是，本例所述模拟信号源模块包括电压模拟输出单元、电流模拟输出单元、热电阻温度模拟输出单元和热电偶温度模拟输出单元。其中，所述模拟信号源模块，实际上包括了电压模拟输出单元、电流模拟输出单元、热电阻温度模拟输出单元和热电偶温度模拟输出单元，分别用于模拟输出电压、电流、 RTD温度和TC温度，RTD温度为热电阻温度，TC温度为热电偶电阻，这些单元的有机组合实现校验时各种信号的模拟输出，其信号量与数模转换模块的控制信号存在比例关系，如图2 所示，其工作过程为采用隔离变送器分别和热电阻传感器、热电偶传感器和压力传感器连接，以实现对各个外部设备输出模拟信号，形成完整的校验环节；本例的信号比例放大模块的结构示意图如图3所示，热电阻的模拟信号与数模转换模块的控制信号存在比例关系， 通过积分单元，形成REF反馈，输出模拟信号。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述模拟信号源模块包括电压模拟输出单元、电流模拟输出单元、热电阻温度模拟输出单元和热电偶温度模拟输出单元，用于分别模拟输出电压、电流、热电阻温度和热电偶温度等，实现了校验时所需的各种信号的模拟输出，极大方便了现场的校验和检修工作。实施例4:与实施例1不同的是，本例所述电源模块采用用于对线性电源进行转换的电源转换单元和数字开关单元。其中，本例的各个模块需要不同幅度的多路电源，为此，本例采用小型的数字开关单元，所述电源转换单元用于对线性电源进行转换，电源经过电源转换单元和数字开关单元转换成不同幅度的多路电源后得以分配，各个模块能够得到所需的各路电源，所述电源转换单元可以采用线性电源转换芯片。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述电源模块采用用于对线性电源进行转换的电源转换单元和数字开关单元，各个模块能够快速得到不同幅度的多路电源，促进电源模块的共用，减小体积，降低成本。实施例5 与实施例4不同的是，本例所述电源模块采用8节可充电电池。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述电源模块采用8节可充电电池，可充电电池可以采用2100mAh的可充电镍氢AA电池，方便、实用。实施例6 [0069]与实施例5不同的是，本例还包括与所述电源模块连接的充电模块。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，还包括与所述电源模块连接的充电模块，所述充电模块与可充电电池相互配合，方便、实用。实施例7:与实施例6不同的是，本例所述显示模块采用IXD显示屏。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述显示模块采用LCD显示屏，可以同时显示测量数据和模拟输出数据。实施例8 与实施例7不同的是，本例所述显示模块采用320*240的图形点阵显示屏。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，体积小，在此基础上，所述显示模块采用320*240的图形点阵显示屏，显示的数据能够实现编程控制，逐点校正，提高显示效果。实施例9 与实施例6不同的是，本例所述人机交互模块采用阵列式数字键盘输入单元。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，功能齐全，体积小，且其输入数据的方式简单灵活，操作简便。实施例10 与实施例9不同的是，本例还包括通信模块。本例进一步采用上述技术特征，其优点在于，所述通信模块采用上位机实现通信， 能够实现过程校验装置的智能化和网络化，更进一步全面实现多功能过程校验装置，便于实际的应用与操作。以上所述之具体实施方式
为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式
，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种多功能过程校验装置，其特征在于，包括用于测量外部信号的测量端口；与所述测量端口依次连接的模数转换模块、中央处理模块和数模转换模块；与所述数模转换模块依次连接的信号比例放大模块、模拟信号源模块、多路模拟切换开关和输出模块；分别与所述中央处理模块连接的显示模块和人机交互模块；以及，分别与所述测量端口、模数转换模块和人机交互模块连接的电源模块。
2.根据权利要求1所述的多功能过程校验装置，其特征在于，所述中央处理模块采用微控制器。
3.根据权利要求1所述的多功能过程校验装置，其特征在于，所述模拟信号源模块包括电压模拟输出单元、电流模拟输出单元、热电阻温度模拟输出单元和热电偶温度模拟输出单元。
4.根据权利要求1所述的多功能过程校验装置，其特征在于，所述电源模块采用用于对线性电源进行转换的电源转换单元和数字开关单元。
5.根据权利要求4所述的多功能过程校验装置，其特征在于，所述电源模块采用8节可充电电池。
6.根据权利要求5所述的多功能过程校验装置，其特征在于，还包括与所述电源模块连接的充电模块。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的多功能过程校验装置，其特征在于，所述显示模块采用IXD显示屏。
8.根据权利要求7所述的多功能过程校验装置，其特征在于，所述显示模块采用 320*240的图形点阵显示屏。
9.根据权利要求1至6任意一项所述的多功能过程校验装置，其特征在于，所述人机交互模块采用阵列式数字键盘输入单元。
10.根据权利要求9所述的多功能过程校验装置，其特征在于，还包括通信模块。
专利摘要本实用新型提供一种多功能过程校验装置，包括用于测量外部信号的测量端口；与所述测量端口依次连接的模数转换模块、中央处理模块和数模转换模块；与所述数模转换模块依次连接的信号比例放大模块、模拟信号源模块、多路模拟切换开关和输出模块；分别与所述中央处理模块连接的显示模块和人机交互模块；以及，分别与所述测量端口、模数转换模块和人机交互模块连接的电源模块，本实用新型可以同时进行模拟信号的测量和输出校验，控制灵活，功能齐全，同时降低其体积和成本。
文档编号G01D18/00GK202350822SQ20112045438
公开日2012年7月25日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者尹春洋 申请人:深圳市业海科技发展有限公司