專利名稱：一種多點溫度采集方法
技術領域：
本發(fā)明涉及溫度采集系統(tǒng)領域，特別提供了 一種多點溫度釆集方法。
背景技術：
溫度采集系統(tǒng)是對溫度場進行直觀反映的設備，發(fā)動機燃燒室內燃燒情況的好壞直接決定著發(fā)動機品質的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的方法不能滿足精確測量的要求，希望能夠實現通過監(jiān)視畫面得到溫度變化情況，使試車人員對低壓渦輪出口的燃燒情況能有直觀的了解，判斷發(fā)動機工作情況。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了滿足測量要求，提供一種多點溫度采集方法本發(fā)明提供了一種多點溫度采集方法，其特征在于所述的多點溫度采集方法采用四個模塊測溫元件部分l，變送器部分2，數據采集卡部分3,以上位機為載體的組態(tài)軟件部分4;
測溫元件部分l由八只電偶組成的放射式截面，安裝在發(fā)動機低壓渦輪出口部分，每只電偶上有八個測溫點，在由八只電偶組成的截面上共有64個測溫點，由這64個點組成一個截面對發(fā)動機T4部分即低壓渦輪出口溫度進行測量。采用八只電偶64個測溫點對T4部分進行測溫可以對該部分燃燒情況更直觀的了解。通過組態(tài)軟件編程，在監(jiān)控界面上不僅可以顯示每一點的溫度數值，還可以對每只電偶的平均溫度給予顯示。通過編程，以動畫的形式在主監(jiān)控界面上對最大值和最小值進行閃爍指示。通過這種方式，使試車人員對T4溫度場的變化有直觀的了解，從而對發(fā)動機的工作情況進一步的掌握；變送器部分2使用上位計算機對電信號進行采集，首先變送器裝置將熱電偶產生微小電勢差變換為數采卡可以識別的標準電信號，即0—5V， 0-10V，4-20mA電壓或電流信號；
數據采集卡部分3數據采集卡方面選用研華公司的PCI1713板卡，實現對—10V—+ 10V， —5V—"卜5V, —2. 5V—+2.5V， — 1. 25V— + 1. 25V，一0.625V—■h0.625V雙極的標準信號，或者對OV—~hlOV， 0V— + 5V， 0V一+2.5V， 0V— + 1.25V單極的信號進行換算，PCI1713具有12位換算精度，平均2. 5微秒的轉換時間，最大100kHz采樣頻率，采用32路單端輸入，共需要對64個測溫點進行采集數據，選用兩塊研華PCI1713板卡；PCI1713板卡主要的功能就是模數轉換，對由溫度變送器變換過來的0—10V標準信號進行模數轉換，將模擬信號轉換為上位計算機可以識別的二進制數字信號，從而通過上位機系統(tǒng)總線對經過轉換的二進制信號進行采集;
將PCI1713插入到工業(yè)控制計算機的PCI插槽上，然后安裝PCI1713板卡的硬件驅動程序，在操作系統(tǒng)的設備管理器中確定板卡的輸入/輸出范圍；組態(tài)王定義？(:11713設備的地址格式為乂乂)0[]。例如如果板卡l的輸入/輸出范圍是A400-A41F，從輸入/輸出范圍也能看出板卡是32位的。則"組態(tài)王"軟件通過工控機系統(tǒng)總線對板卡進行數據采集時，從A400這一位開始，掃描到A41F。 所述的多點溫度采集方法能實現五個功能溫度誤差曲線校正功能；對電偶的可能壞點進行屏蔽的功能，并且對屏蔽后的點不參與計算，得出新的計算結果；系統(tǒng)動畫功能的實現；階段平均值的實現；人工保存，自動保存數據報表，并且對所保存的報表進行査詢的功能。
所述的溫度誤差曲線校正功能，溫度曲線的校正功能如圖2，標準曲線的X軸是板卡與計算機總線通訊的二進制數與它所對應的標準信號的值，從0到2的12次方對應標準信號0V到IOV，而Y軸則是從O'C到IOO(TC ，正常理想的溫度曲線是下圖中的標準曲線，而現場的實際情況可能并不是這樣。例如當采集到的信號是5V的時候，如果根據現場情況應該標定520'C而不是50(TC的時候，這時的溫度曲線就是圖2中的校正曲線了。曲線確定之后，以后每次采集到的標準信號所對應的溫度值都根據校正曲線來確定，標定的點越多，測得的溫度值就越接近實際值，圖2是對三個點進行標定，分別是0V， 0。C; 5V，520。C; 10V，1000。C，三個點構成了一條兩段的折線。工程中通過軟件編程可以最多對5個點進行標定，即構成一條4段的溫度校正折線，如圖3。當采集到的標準信號落在A段時，計算公式是0—a這段溫度曲線，同理，當信號落在B， C， D段時，相應的溫度曲線就是0—a， a—b， b—c， c一d;圖4是標定三點的兩段溫度曲線a—b—c，初始點是a點，最后一點是c點。當采集到的信號落到0—ul這段時，通過編程使al—a這段曲線的計算公式遵循a—b曲線的規(guī)則，相當于a—b曲線的延長線。同理c一cl曲線相當于b—c的延長線；對誤差曲線的計算公式如下T:(T2-T1) (Ux—Ul) /(U2-U1)+T1。
所述的壞點人工和自動屏蔽功能，在實際對T4溫度場進行測量的過程中，全部的64個測溫點有可能會出現某個點或者某幾個點測溫不準的情況，這有可能是偶絲的問題，也有可能是傳輸的問題，當溫度值與其他相鄰測
溫點出現較大偏差時，例如有時會出現測溫點達到iooo°c，而其相鄰點只
有3, 4百度的情況；或者測溫點示數很低的情況，這時如果再把這些明顯 不符合客觀事實的數值參與計算的話，會造成64點溫度場平均值的不準確， 對最值的顯示也將是不準確的。所以在軟件編程中需要將這些壞點剔除掉，
使其不參與計算，在工程中通過編程實現兩種屏蔽壞點的方式人工屏蔽 方式和自動屏蔽方式；人工屏蔽功與自動屏蔽功能可以同時進行，人工屏 蔽是通過鼠標點擊電偶測溫點的符號Til——T88,在彈出的對話框中決定 是否對該點進行屏蔽，人工屏蔽可以對64個點都進行屏蔽，是有選擇性的， 由操作人員根據經驗選擇的，自動屏蔽則是根據目前64個點的顯示值與目 前64個點的平均值做比較，當發(fā)現顯示值與平均值的差的絕對值超出了一 定范圍，則剔除符合條件的測溫點，從而實現對壞點的自動屏蔽，工程中 可以人工輸入幅值的數值，以便隨時調試。 實時平均值計算公式如下
實時平均值=(64點累計和一屏蔽點累計和)/ (64—屏蔽的點數) 通過編制相應的子函數分別算出64點總和值，被屏蔽點總和，被屏蔽 的點數。
所述的系統(tǒng)動畫的實現，對顯示畫面上64個測溫點最值的顯示，對最 大值的點以青藍色與紅色作周期一秒的閃爍指示；對最小值的點以黃色與 紅色作周期一秒的閃爍指示，相應的當最值被屏蔽了，則通過程序尋找下 一個最值，并且作相應的顯示。
所述的階段平均值的實現，工程中需要求64點的平均值，為了使計算結果更加精確，這里設計了對5秒，8秒，10秒這三個時段分別求平均值 的功能，利用"組態(tài)王"的毫秒變量，只要這個變量一變化，就將當時的 實時平均溫度賦予一個暫存變量，累計時間五秒時，將這些暫存變量再求 平均值，得出這一時段平均值，八秒與十秒時段平均值原理同上。
所述的人工保存，自動保存數據報表，且對保存報表進行査詢的功能, 具有顯示64個測溫點的實時溫度值，還有具體日期，時間，操作人員，最 值，實時和時段平均值；保存的文件名是以保存報表當時的時間命名的， 便于査找，還可以實現打印功能；査詢歷史溫度報表，對保存的報表進行 査詢，分別對人工保存和自動保存的報表進行查詢，文件名以保存時的時 間命名的，格式為年.月.日.時.分.秒。
溫度采集系統(tǒng)是對發(fā)動機的溫度進行溫度信號數據采集的先進的自動 化系統(tǒng)。該系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機作為上位機，通過熱電偶對溫度信號進 行采集，經由變送器模塊，數據采集卡對信號進行處理。以國產組態(tài)軟件 "組態(tài)王"為平臺，編制操作界面，繪制校正曲線，利用強大的后臺編程 平臺編制程序語言，對采集到的數據進行分析處理。
溫度采集系統(tǒng)是對溫度場進行直觀反映的一套設備，發(fā)動機燃燒室內 燃燒情況的好壞直接決定著發(fā)動機品質的優(yōu)劣。通過熱電偶對溫度信號進 行采集，將溫度信號轉為便于采集的電勢信號，再經過一系列的中間環(huán)節(jié)， 最終由工業(yè)控制計算機對所采集到的數據進行分析計算，在監(jiān)視屏幕上對 各點溫度進行顯示。通過監(jiān)視畫面對各測溫點的位置，溫度變化情況進行 實時反映 使試車人員對低壓渦輪出口的燃燒情況能有直觀的了解，是判 斷發(fā)動機工作情況的重要一環(huán)。本發(fā)明的優(yōu)點
可以準確直接的反應現場溫度場情況，對電偶壞點可以實現自動與人 工屏蔽功能，防止出現壞點導致計算結果誤差的情況。對64個測溫點進行 最多5點的誤差校正，進行溫度補償，更真實的反映T4溫度。對判斷發(fā)動 機燃燒情況起到關鍵的作用。同時這套系統(tǒng)的測量方法可以與其他的組態(tài) 工程進行數據交換，目前已經實現通過網線與NI公司的LABVIEW軟件進行 數據交換。


下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明-圖l為系統(tǒng)原理框圖； 圖2為溫度曲線的校正圖； 圖3為溫度校正折線圖； 圖4為標定三點的兩段溫度曲線。
具體實施例方式
實施例1
本發(fā)明提供了一種多點溫度采集方法，其特征在于所述的多點溫度 采集方法采用四個模塊測溫元件部分l，變送器部分2，數據采集卡部 分3，以上位機為載體的組態(tài)軟件部分4;
測溫元件部分l由八只電偶組成的放射式截面，安裝在發(fā)動機低壓 渦輪出口部分，每只電偶上有八個測溫點，在由八只電偶組成的截面上共有64個測溫點，由這64個點組成一個截面對發(fā)動機T4部分即低壓渦輪出 口溫度進行測量。采用八只電偶64個測溫點對T4部分進行測溫可以對該 部分燃燒情況更直觀的了解。通過組態(tài)軟件編程，在監(jiān)控界面上不僅可以 顯示每一點的溫度數值，還可以對每只電偶的平均溫度給予顯示。通過編 程，以動畫的形式在主監(jiān)控界面上對最大值和最小值進行閃爍指示。通過 這種方式，使試車人員對T4溫度場的變化有直觀的了解，從而對發(fā)動機的 工作情況進一步的掌握；變送器部分2使用上位計算機對電信號進行采集， 首先變送器裝置將熱電偶產生微小電勢差變換為數采卡可以識別的標準電 信號，即0—5V， 0-10V，4-20mA電壓或電流信號；
數據采集卡部分3數據采集卡方面選用研華公司的PCI1713板卡，實 現對一10V— + 10V, —5V—+ 5V, —2. 5V—+ 2.5V, —l. 25V— + 1. 25V， —0.625V—十0.625V雙極的標準信號，或者對OV—-hlOV， 0V—+5V， OV 一+2.5V， 0V— + 1.25V單極的信號進行換算，PCI1713具有12位換算精 度，平均2. 5微秒的轉換時間，最大100kHz采樣頻率，采用32路單端輸 入，共需要對64個測溫點進行采集數據，選用兩塊研華PCI1713板卡； PCI1713板卡主要的功能就是模數轉換，對由溫度變送器變換過來的0—— 10V標準信號進行模數轉換，將模擬信號轉換為上位計算機可以識別的二進 制數字信號，從而通過上位機系統(tǒng)總線對經過轉換的二進制信號進行采集;
將PCI1713插入到工業(yè)控制計算機的PCI插槽上，然后安裝PCI1713板 卡的硬件驅動程序，在操作系統(tǒng)的設備管理器中確定板卡的輸入/輸出范 圍；組態(tài)王定義PCI1713設備的地址格式為XXXX.X。例如如果板卡1的 輸入/輸出范圍是A400-A41F，從輸入/輸出范圍也能看出板卡是32位的。則"組態(tài)王"軟件通過工控機系統(tǒng)總線對板卡進行數據采集時，從A400這 一位開始，掃描到A41F。
所述的多點溫度采集方法能實現五個功能溫度誤差曲線校正功能； 對電偶的可能壞點進行屏蔽的功能，并且對屏蔽后的點不參與計算，得出 新的計算結果；系統(tǒng)動畫功能的實現；階段平均值的實現；人工保存，自 動保存數據報表，并且對所保存的報表進行査詢的功能。
所述的溫度誤差曲線校正功能，溫度曲線的校正功能如圖2，標準曲線 的X軸是板卡與計算機總線通訊的二進制數與它所對應的標準信號的值， 從0到2的12次方對應標準信號0V到IOV，而Y軸則是從0'C到IOO(TC, 正常理想的溫度曲線是下圖中的標準曲線，而現場的實際情況可能并不是 這樣。例如當采集到的信號是5V的時候，如果根據現場情況應該標定520 'C而不是50(TC的時候，這時的溫度曲線就是圖2中的校正曲線了。曲線確 定之后，以后每次采集到的標準信號所對應的溫度值都根據校正曲線來確 定，標定的點越多，測得的溫度值就越接近實際值，圖2是對三個點進行 標定，分別是0V， 0。C; 5V,52(TC; 10V, 1000°C，三個點構成了一條兩段 的折線。工程中通過軟件編程可以最多對5個點進行標定，即構成一條4 段的溫度校正折線，如圖3。當采集到的標準信號落在A段時，計算公式是 0—a這段溫度曲線，同理，當信號落在B， C， D段時，相應的溫度曲線就 是0—a, a—b， b—c, c一d;圖4是標定三點的兩段溫度曲線a—b—c，初 始點是a點，最后一點是c點。當采集到的信號落到0—ul這段時，通過 編程使al—a這段曲線的計算公式遵循a—b曲線的規(guī)則，相當于a—b曲線的延長線。同理C一C1曲線相當于b — C的延長線；對誤差曲線的計算公
式如下T=(T2-Tl) (Ux—Ul) /(U2-U1)+T1。
所述的壞點人工和自動屏蔽功能，在實際對T4溫度場進行測量的過程 中，全部的64個測溫點有可能會出現某個點或者某幾個點測溫不準的情況， 這有可能是偶絲的問題，也有可能是傳輸的問題，當溫度值與其他相鄰測 溫點出現較大偏差時，例如有時會出現測溫點達到IOO(TC，而其相鄰點只 有3， 4百度的情況；或者測溫點示數很低的情況，這時如果再把這些明顯 不符合客觀事實的數值參與計算的話，會造成64點溫度場平均值的不準確， 對最值的顯示也將是不準確的。所以在軟件編程中需要將這些壞點剔除掉， 使其不參與計算，在工程中通過編程實現兩種屏蔽壞點的方式人工屏蔽
方式和自動屏蔽方式；人工屏蔽功與自動屏蔽功能可以同時進行，人工屏 蔽是通過鼠標點擊電偶測溫點的符號Til——T88,在彈出的對話框中決定 是否對該點進行屏蔽，人工屏蔽可以對64個點都進行屏蔽，是有選擇性的， 由操作人員根據經驗選擇的，自動屏蔽則是根據目前64個點的顯示值與目 前64個點的平均值做比較，當發(fā)現顯示值與平均值的差的絕對值超出了一 定范圍，則剔除符合條件的測溫點，從而實現對壞點的自動屏蔽，工程中 可以人工輸入幅值的數值，以便隨時調試。 實時平均值計算公式如下
實時平均值=(64點累計和一屏蔽點累計和)/ (64 —屏蔽的點數) 通過編制相應的子函數分別算出64點總和值，被屏蔽點總和，被屏蔽 的點數。
所述的系統(tǒng)動畫的實現，對顯示畫面上64個測溫點最值的顯示，對最大值的點以青藍色與紅色作周期一秒的閃爍指示；對最小值的點以黃色與 紅色作周期一秒的閃爍指示，相應的當最值被屏蔽了，則通過程序尋找下 一個最值，并且作相應的顯示。
所述的階段平均值的實現，工程中需要求64點的平均值，為了使計算 結果更加精確，這里設計了對5秒，8秒，10秒這三個時段分別求平均值 的功能，利用"組態(tài)王"的毫秒變量，只要這個變量一變化，就將當時的 實時平均溫度賦予一個暫存變量，累計時間五秒時，將這些暫存變量再求 平均值，得出這一時段平均值，八秒與十秒時段平均值原理同上。
所述的人工保存，自動保存數據報表，且對保存報表進行査詢的功能， 具有顯示64個測溫點的實時溫度值，還有具體日期，時間，操作人員，最 值，實時和時段平均值；保存的文件名是以保存報表當時的時間命名的， 便于査找，還可以實現打印功能；査詢歷史溫度報表，對保存的報表進行 査詢，分別對人工保存和自動保存的報表進行查詢，文件名以保存時的時 間命名的，格式為年.月.日.時.分.秒。
權利要求
1、一種多點溫度采集方法，其特征在于所述的多點溫度采集方法采用四個模塊測溫元件部分(1)，變送器部分(2)，數據采集卡部分(3)，以上位機為載體的組態(tài)軟件部分(4)；測溫元件部分(1)由八只電偶組成的放射式截面，安裝在發(fā)動機低壓渦輪出口部分，每只電偶上有八個測溫點，在由八只電偶組成的截面上共有64個測溫點，變送器部分(2)使用上位計算機對電信號進行采集，首先變送器裝置將熱電偶產生微小電勢差變換為數采卡可以識別的標準電信號，即0-5V，0-10V，4-20mA電壓或電流信號；數據采集卡部分(3)數據采集卡方面選用研華公司的PCI1713板卡，實現對-10V-+10V，-5V-+5V，-2.5V-+2.5V，-1.25V-+1.25V，-0.625V-+0.625V雙極的標準信號，或者對0V-+10V，0V-+5V，0V-+2.5V，0V-+1.25V單極的信號進行換算，采用32路單端輸入，共需要對64個測溫點進行采集數據，選用兩塊研華PCI1713板卡；“組態(tài)王”軟件通過工控機系統(tǒng)總線對板卡進行數據采集時，從A400這一位開始，掃描到A41F。
2、 按照權利要求1所述的多點溫度采集方法，其特征在于所述的多 點溫度采集方法能實現五個功能溫度誤差曲線校正功能；對電偶的可能 壞點進行屏蔽的功能，并且對屏蔽后的點不參與計算，得出新的計算結果; 系統(tǒng)動畫功能的實現；階段平均值的實現；人工保存，自動保存數據報表, 并且對所保存的報表進行查詢的功能。
3、 按照權利要求2所述的多點溫度采集方法，其特征在于所述的溫度誤差曲線校正功能，標準曲線的X軸是板卡與計算機總線通訊的二進制數與它所對應的標準信號的值,從0到2的12次方對應標準信號0V到IOV，而Y軸則是從(TC到100(TC,曲線確定之后，以后每次采集到的標準信號所對應的溫度值都根據校正曲線來確定，標定的點越多，測得的溫度值就越接近實際值，對三個點進行標定，分別是0V， 0°C; 5V，52(TC; IOV，IOOO。C，三個點構成了一條兩段的折線。工程中通過軟件編程可以最多對5個點進行標定，即構成一條4段的溫度校正折線；對誤差曲線的計算公式如下T=(T2-Tl) (Ux—Ul) /(U2-U1)+T1。
4、 按照權利要求2所述的多點溫度采集方法，其特征在于所述的壞點人工和自動屏蔽功能，在軟件編程中需要將這些壞點剔除掉，使其不參與計算，在工程中通過編程實現兩種屏蔽壞點的方式人工屏蔽方式和自動屏蔽方式；人工屏蔽功與自動屏蔽功能可以同時進行，人工屏蔽是通過鼠標點擊電偶測溫點的符號Tll——T88,在彈出的對話框中決定是否對該點進行屏蔽，人工屏蔽可以對64個點都進行屏蔽，是有選擇性的，由操作人員根據經驗選擇的，自動屏蔽則是根據目前64個點的顯示值與目前64個點的平均值做比較，當發(fā)現顯示值與平均值的差的絕對值超出了一定范圍，則剔除符合條件的測溫點，從而實現對壞點的自動屏蔽，工程中可以人工輸入幅值的數值，以便隨時調試。實時平均值計算公式如下實時平均值=(64點累計和一屏蔽點累計和)/ (64—屏蔽的點數)通過編制相應的子函數分別算出64點總和值，被屏蔽點總和，被屏蔽的點數。
5、 按照權利要求2所述的多點溫度采集方法，其特征在于所述的系統(tǒng)動畫的實現，對顯示畫面上64個測溫點最值的顯示，對最大值的點以青藍色與紅色作周期一秒的閃爍指示；對最小值的點以黃色與紅色作周期一秒的閃爍指示，相應的當最值被屏蔽了，則通過程序尋找下一個最值，并且作相應的顯示。
6、 按照權利要求2所述的多點溫度采集方法，其特征在于所述的階段平均值的實現，工程中需要求64點的平均值，為了使計算結果更加精確，這里設計了對5秒，8秒，IO秒這三個時段分別求平均值的功能，利用"組態(tài)王"的毫秒變量，只要這個變量一變化，就將當時的實時平均溫度賦予一個暫存變量，累計時間五秒時，將這些暫存變量再求平均值，得出這一時段平均值，八秒與十秒時段平均值原理同上。
7、 按照權利要求2所述的多點溫度采集方法，其特征在于所述的人工保存，自動保存數據報表，且對保存報表進行査詢的功能，具有顯示64個測溫點的實時溫度值，還有具體日期，時間，操作人員，最值，實時和時段平均值；保存的文件名是以保存報表當時的時間命名的，便于査找，還可以實現打印功能；査詢歷史溫度報表，對保存的報表進行査詢，分別對人工保存和自動保存的報表進行查詢，文件名以保存時的時間命名的，格式為年.月.日.時.分.秒。
全文摘要
一種多點溫度采集方法，采用四個模塊測溫元件部分，變送器部分，數據采集卡部分，以上位機為載體的組態(tài)軟件部分；測溫元件部分由八只電偶組成的放射式截面，安裝在發(fā)動機低壓渦輪出口部分，每只電偶上有八個測溫點，變送器部分使用上位計算機對電信號進行采集，數據采集卡部分數據采集卡方面實現對雙極的標準信號或單極的信號進行換算，“組態(tài)王”軟件通過工控機系統(tǒng)總線對板卡進行數據采集時，從A400這一位開始，掃描到A41F。本發(fā)明的優(yōu)點可以準確直接的反應現場溫度場情況，對電偶壞點可以實現自動與人工屏蔽功能，進行溫度補償，更真實的反映T4溫度，對判斷發(fā)動機燃燒情況起到關鍵的作用。
文檔編號G01K7/02GK101676699SQ200810013240
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月18日 優(yōu)先權日2008年9月18日
發(fā)明者偉 宋, 鵬 許, 旭 郭 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司