[发明专利]一种时间电流表的校准检测装置

说明书

技术领域

本发明属于计量校准检测装置，特别是涉及一种时间电流表（毫安秒表）的校准检测装置。

背景技术

时间电流表是将电流（单位：毫安，符号：mA）和时间（单位：秒，符号：s）的乘积（单位毫安秒，符号：mAs）作为测量值显示的。虽然现有的标准的电流源（无论是直流或交流）只能输出单一的直流电流或正弦波交流电流，而且输出带负载能力有限，一般不能适应时间电流表的较高的输入电阻（10Ω～100Ω），直流电流的准确度很高，但不能输出可控的时间电流乘积信号，况且无法给出准确的时间指标，也不能实现重复测量（测量没有复现性）。时间电流表的测量电流大到1000mA，毫安秒的测量准确度（1.0%～3.5%）。现时没有一种对时间电流表（毫安秒表）的专用检测设备来实现对时间电流表的校准和检测，当然也就无法实现对时间电流表（毫安秒表）的溯源。

发明内容

本发明的目的，是提供一种时间电流表的校准检测装置，能对时间电流表（毫安秒表）进行校准检测，使用方便，检测精度高。

该装置达到：能够输出标准的时间电流乘积（毫安秒）信号，输出值可以任意设置，可实现重复测量（复现性好）。满足时间电流表的负载要求，准确的达到0.2%，符合计量检测的误差传递要求（即准确度高于被测设备的三分之一）。装置具有输出保护功能，同时电流、时间可以单独输出，方便装置向上溯源，使时间电流表的校准检测更加合理，溯源链条更加完整。

采用的技术方案是：

一种时间电流表的校准检测装置，包括外壳体和校准检测器，其特征在于：

外壳体的控制面板上设置有LCD显示屏幕、时间溯源端口、电流溯源端口、电流输出端口、电流输入端口、通讯端口以及键盘，它们都由排线与校准检测器的接口对应相连。

其中，LCD显示屏幕主要由北京青云生产的12864液晶显示屏幕构成，其自带中文字库，可以显示4行文字；时间溯源端口主要由BNC(Female)接头构成，在溯源时能输出指定脉宽（10ms～1000ms，步进精度10ms）的正脉冲信号以及1pps的方波信号，校准时能根据其正脉冲的脉宽对本发明的时间参数进行溯源；电流溯源端口主要由BNC(Female)接头构成，在溯源时能输出指定幅度（1mA～1000mA，步进精度1mA）的直流信号，校准时可以根据其幅度对本发明的电流参数进行溯源；电流输出端口与电流输入端口主要由香蕉接头(Female)构成，用于连接被校准的毫安秒表；通讯端口用于设备调试及上位机通讯；键盘主要由四个薄膜按键构成，用于完成对本发明的基本操作。

校准检测器，包括显示模块、MCU（微控制单元）、计时模块、DA模块、电压源模块、电流泵模块、输出保护模块、取样电阻、AD模块、通讯模块、存储模块和键盘模块，它们都通过排线与外壳上的相应部分连接。

其中，显示模块主要由贴片封装总线扩展芯片74LS245构成，用于提高总线驱动能力和将LCD显示屏幕与MCU隔离，以对MCU的相应管脚进行保护。

MCU是校准检测器的核心，用于显示控制、键盘按键捕获、计时中断响应、DA输出电压控制、AD电压采样读取、通讯和关键数据的存取与读取。本发明的MCU采用了ST公司生产的具有64管脚的ARM7芯片STM32F103R，其倍频后的最高频率为72MHz。

在本发明中MCU用其PA口作为数据总线，控制LCD屏幕的显示；使用I²C总线完成对存储模块的存储和读取；使用其串口I完成对通讯模块的控制；使用SMB总线完成对DA模块、AD模块的读写操作；使用外部中断与PC端口完成对计时模块的控制。

计时模块主要由贴片封装的X1226构成，为了保证输出时间的准确，本发明为其配备了准确度高达10^-5的恒温高稳晶振，其频率为32.768kHz。

DA模块主要由TI公司生产的贴片DA芯片TLV5618与参考电压芯片TL431构成，其中DA芯片具有12位的输出精度，转换时间优于10us。

电压源模块主要由集成的开关电源组成，用于对校准检测器所有芯片的供电以及电流源的供电。

电流泵模块的电流输出端与输出保护模块的电流输入接线端子连接。

电流泵模块主要由运算放大器芯片和MOS管构成。本发明所使用的运算放大器芯片有贴片封装的TL082和直插封装的IRF740构成。本电流泵模块由基本的Howland current pump变化而成，最大输出电流为1000mA，其带载能力为120Ω，完全满足毫安秒表的计量校准需求。