一种脉冲计数器脉冲计数校准装置及校准方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2025-08-13 15:32:10
本成果针对现有脉冲计数器校准技术中存在的标准仪器种类多、成本高、输出电压范围窄(仅 30mV-20V)、操作复杂等问题,开展了脉冲计数器脉冲计数校准装置及方法的攻关研究。现有校准依赖函数信号发生器、脉冲信号发生器等 4 类仪器,不仅设备投入大,且无法满足输入电压超过 20V 的脉冲计数器(如部分工业用计数器需 24V-240V 输入)的校准需求,导致高电压输入型计数器校准困难。本成果创新性地提出由 “函数 / 任意波形发生器 + 适配器” 组成的校准系统:函数 / 任意波形发生器输出已知脉冲数的标准信号,经适配器放大后,输出幅度可调的脉冲信号(幅度 0V-300V、脉冲数 1-1×10⁷),通过对比计数器实测值与标准脉冲数完成校准。适配器由变压器、整流桥、三极管等 14 个元件组成,实现信号放大与幅度调节,结构简单可靠。校准方法通过 3 次重复测量取平均值,计算误差并判断合格性,操作规范且精度高。
本成果突破现有校准技术瓶颈,核心优势体现在三个方面:1. 设备简化与成本降低:摒弃传统 4 类仪器组合的校准模式,仅通过 “函数 / 任意波形发生器 + 适配器” 实现校准,设备数量减少 75%,采购成本降低 60% 以上。适配器结构简单(14 个元件),制作成本低,易于批量生产。2. 输出范围突破:通过适配器设计实现 0V-300V 电压输出,覆盖现有技术无法满足的 24V-240V 高电压输入计数器需求(传统仪器最大输出 20V),且脉冲数 1-1×10⁷可调,适配绝大多数计数器量程。3. 操作便捷与通用性强:校准流程标准化(9 个步骤),无需复杂调试;适配电信号、空接点信号等多种类型计数器,兼容脉冲波、正弦波输入,解决了不同类型计数器需专用设备的问题。相比 JJF1686-2018《脉冲计数器校准规范》的适用范围,本成果不仅覆盖 30mV-10V 常规场景,还拓展至 24V-300V 高电压场景,且校准误差≤±1,满足一级计量要求。
本成果可广泛应用于各类脉冲计数器及计数模块的校准,具体场景包括:
1. 工业控制领域:用于生产线中计数器(如流水线产品计数、电机转速计数)的校准,确保工业设备计量准确,避免因计数偏差导致的生产误差。例如,汽车装配线的零件计数计数器校准,可减少漏装、错装风险。
2. 计量检测机构:作为计量实验室的标准设备,为企业送检的计数器提供校准服务,尤其针对高电压输入型计数器(如工业用 24V-240V 计数器),填补现有校准能力空白。
3. 仪器仪表制造:在计数器生产过程中用于出厂检验,帮助厂商快速验证产品是否符合精度要求,提高生产效率。如对欧姆龙、西门子等品牌计数器的出厂校准。
目前已在贵阳计量检测机构试用,成功完成 10 余种型号计数器的校准。随着工业自动化对计量精度要求提升,市场对高适配性校准设备需求将持续增长,预计可推广至全国各省市计量院、工业企业质检部门,应用前景广阔。
研发团队以瞿明生为核心,成员包括孟碧云、厉巍、石竹君、刘成、刘兴、林宏,均来自贵州航天计量测试技术研究所,长期从事计量测试技术研究,具备丰富的仪器校准与装置研发经验。瞿明生作为项目负责人,主导整体技术方案设计,提出适配器与函数发生器结合的创新思路,在信号放大与误差控制方面贡献关键技术;孟碧云负责适配器电路设计,优化元件选型与参数配置,确保输出电压稳定;厉巍参与校准方法制定,规范测量流程与误差计算逻辑;其他成员负责实验验证与数据优化,完成多型号计数器的校准测试。团队分工明确,已合作完成多项计量技术攻关,相关成果已申请发明专利,在行业内具有一定技术影响力。
研发阶段已投入经费约 80 万元(含设备采购、实验验证、专利申请),目前通过技术服务(如为企业提供校准服务)已实现收益 30 万元。针对产业化需求,预计需再投入 120 万元(用于适配器批量生产、设备小型化改进),周期约 1 年。
在技术进步方面,成果解决了高电压输入计数器校准难题,推动脉冲计数校准技术国产化,打破对进口高端校准设备的依赖。在经济效益方面,设备采购成本降低 60%,校准服务效率提升 50%,帮助企业降低计量成本。在社会效益方面,通过确保计数器精度,保障工业生产、仪器制造的质量安全,减少因计数误差导致的资源浪费或安全隐患。同时,为计量检测机构提供新的技术手段,提升我国计量体系对复杂场景的覆盖能力。
1. 技术转让:向计量设备厂商转让专利技术,授权其生产校准装置,收取技术转让费;
2. 技术合作:与地方计量院、工业企业合作,提供定制化校准解决方案(如针对特定型号计数器的校准服务),共享收益;