专利名称：全自动精密压力校验控制仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全自动精密压力校验控制仪，其可用于对压力表、压力开关、压力传感器、压力变送器等压力测量产品进行精密、全自动的标定测量。
背景技术：
背景技术中，作为压力基准的常见仪器包括活塞压力计和数字压力校验仪，其中活塞压力计的精度指标是按照砝码的重量来标定的，通常可以达到砝码指示压力值的0.05％或0.02％，数字压力校验仪的精度指标通常是按照校验仪配置的压力传感器的满量程来标定的，通常可以达到满量程的0.05％或0.02％。活塞压力计是一种机械式的压力测量基准器具，其可以较好地满足较宽压力范围的测量对于精度的高要求，缺点是体积庞大、笨重，校验高压时劳动强度大，加压和精度指标不连续、不直观。数字压力校验仪是一种综合了精密测量技术、传感器技术、微计算机技术的高智能压力测量仪器，主要优点有读数直观，可连续测量读取量程内任意点的压力，重量轻，可便携使用，缺点主要是精度指标只能达到满量程的0.05％或0.02％，这样对于低量程压力的测量，如满量程压力的10％来说，校验仪的测量准确度只能达到读数值的0.5％，远远无法满足高精度测量要求，成为当前数字压力校验仪类产品的一个比较严重的性能缺陷。为了克服上述的精度缺陷，满足不同量程段对准确度的高要求，通常一台校验仪需要配置很多的标准量程探头，一方面导致使用时需要频繁的安装更换探头，另一方面为满足宽量程测量的需要而使采购成本变的非常庞大。另外，大部分数字压力校验仪采用的是手动加压、手动微调稳压的造压方式，控制和使用很不方便。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种全自动精密压力校验控制仪，其可以在极宽的压力范围内实现自动造压、自动稳压、自动测量等多项功能，结构紧凑，可便携使用，使用方便，智能化程度高，测试精度高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种全自动精密压力校验控制仪，其特殊之处在于包括控制系统，控制系统分别与压力系统和测量系统连接，压力系统并与测量系统连接。
上述控制系统包括单片机，单片机与测量系统的压力传感器组连接，单片机并通过控制信号发生器分别与精密伺服控制阀组、进气电磁阀、放气电磁阀和精密伺服控制阀连接。
上述压力系统包括气缸，气缸分别与精密伺服控制阀组、进气电磁阀、放气电磁阀和精密伺服控制阀连接，精密伺服控制阀组与压力传感器组连接。
上述气缸与精密伺服控制阀组之间连有增压器，增压器包括油缸、增压缸、油杯电磁阀和油杯，油缸与汽缸连接，增压缸与油缸连接，增压缸并通过油杯电磁阀与油杯连接，油杯并与精密伺服控制阀组连接。
上述单片机通过A/D转换器、程控放大器和多路转换器与测量系统的压力传感器组连接，单片机并通过多路转换器与温度传感器连接。
上述单片机上连有RS232或RS485通讯接口。
上述控制系统、测量系统安装在箱体内部，压力接口安装在箱体顶部或后部。
一种全自动精密压力校验控制仪的测量方法，其特殊之处在于单片机根据任务设置的压力值选择传感器组中的值班传感器，值班传感器的输出值经程控放大后送A/D转换器采样，单片机对值班传感器原始值进行线性误差修正和温度误差修正后得到真实的压力值。
上述真实的压力值为值班传感器原始压力值减去传感器的线性误差和温度误差。
上述传感器原始压力值是以传感器的零位输出及零位值、满量程输出及满量程值确定的标准线性方程，与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下1、本发明是一种融合了超稳定传感器封装技术、前沿性精密线性误差、温度误差补偿技术、精微级伺服压力控制技术、微计算机智能运算程控技术的基准级压力校验仪器，实现单台仪器在极宽的温度范围内，如气压0.005MPa～21MPa、油压0.07MPa～100MPa范围内，能自动造压、自动稳压、自动测量、自动记录、自动打印、自动传输数据、自动报警、自动判断仪器状态、自动控制终止控制操作，压力控制精度可达0.002％以上，测量精度可达读数值的0.05％～0.005％；2、本发明可实现数字化温度补偿，在0～50℃范围内无温度误差；3、本发明具有RS232或RS485接口，支持远程通讯、调校、打印等操作，支持网络运行，并具有汉、英、德、法、日等多语种菜单；4、本发明解决了目前国内制造的数字化压力校验仪器只能达到满量程精度级的重大缺陷性技术难题，将为国内数字化智能化压力校验仪器创立读数精度这一尖端技术平台和计量标准，还可以运用于许多领域的尖端设备研制，其性价比优越，具有良好的社会效益和经济效益。
四
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的电路原理图；图3为本发明控制系统的控制原理图；图4为本发明压力系统的结构原理图；图5为本发明的程序流程图。
五具体实施例方式参见图1，本发明为一种箱式仪器，其测量、控制系统均安装在箱体内部，压力输入输出接口安装在箱体的顶部或后部，其他接口如信号输入输出接口、通讯接口、电源接口安装在箱体的前部或后部，也可根据应用场合的不同而位置有所变化。
参见图2，全自动精密压力校验控制仪包括单片机，单片机上的程序可实现线性误差校正、温度误差校正。单片机通过A/D转换器、程控放大器和多路转换器与测量系统的压力传感器组连接，单片机并通过多路转换器与温度传感器连接。外部输入信号通过程控放大器、D/A转换器输入到单片机，单片机通过D/A转换器、程控放大器进行信号输出。另外，单片机上还连有数据存储器，可进行大容量数据存储。单片机上连有显示装置，并通过键盘显示适配器与按键连接。单片机还通过电源调理模块与仪表供电系统连接。单片机上设有RS232或RS485通讯接口，可以连续或间断的启动通讯功能读取、打印存储的数据。通讯功能支持网络操作，允许多达128台仪表连网运行，通过远端计算机既能读取存储的和实时的数据，还能查看、设置、修改每一台仪器的工作参数。
参见图3，本发明采用模糊控制方法实现对压力的精确控制，其方法主要包括1、根据设定值确定值班传感器并驱动电磁阀组工作；2、根据设定值驱动多路转换器与值班传感器连通；3、比较当前测试的压力值与设定值的差值，根据差值的大小输出不同性质或不同幅值的电信号给进气电磁阀、放气电磁阀或精密伺服控制阀；4、在压力值接近设置值时，进气电磁阀或放气电磁阀关闭，精密伺服控制阀工作，根据所接受的控制信号的大小控制进气或排气流量，直至检测的压力值等于设定的压力值；5、压力保持采用即时补气排气的方式进行控制，设置的控制公差可以使伺服控制保持适当的控制精度，延长阀的使用寿命。
参见图4，本发明采用高压氮气瓶或经过净化的压缩空气作为压力源，传感器工作容室分为气压和液压两类，气压工作容室包括气缸，气缸分别与精密伺服控制阀组、进气电磁阀、放气电磁阀和精密伺服控制阀连接，精密伺服控制阀组与压力传感器组连接。液压工作时采用一个增压器，增压器包括油缸、增压缸、油杯电磁阀和油杯，油缸与汽缸连接，增压缸与油缸连接，增压缸并通过油杯电磁阀与油杯连接，油杯并与精密伺服控制阀组连接。图4所示为压力系统的结构原理图，气压系统省略图中油缸、增压缸、油杯电磁阀和油杯四部分。
参见图5，本发明采用的传感器组是一个覆盖了很宽泛量程的传感器集合，集合中的传感器分别管理不同区段的测量，单片机系统根据任务设置的压力值选择值班传感器，值班传感器的输出值经程控放大后送A/D转换器采样，单片机对值班传感器原始值进行线性误差修正和温度误差修正后得到真实的压力值，其数学方程的表达式为Y(X)＝YC-YL-YW。
其中YC是以传感器的零位输出及零位值、满量程输出及满量程值确定的标准线性方程YC＝KX+b(X为传感器的输出值，YC为压力值)。
YL是依据X变化区域内标准压力值Y1、Y2、Y3、…Y11及实际测量值Y1、Y2、Y3、…Y11以及输出信号X1、X2、X3、…X11得到的线性误差方程组F1(X)、F2(X)、F3(X)、…F11(X)。
YW是依据压力传感器使用温度范围内的温度点T1、T2、T3、…T11上实测压力YT1、YT2、YT3、…YT11及基准温度点T0的标准压力值Y(X)以及输出信号X1、X2、X3、…X11得到的温度误差方程组Q1(X，T)、Q2(X，T)、Q3(X，T)、…Q11(X，T)。
权利要求
1.一种全自动精密压力校验控制仪，其特征在于包括控制系统，控制系统分别与压力系统和测量系统连接，压力系统并与测量系统连接。
2.根据权利要求1所述的全自动精密压力校验控制仪，其特征在于所述控制系统包括单片机，单片机与测量系统的压力传感器组连接，单片机并通过控制信号发生器分别与精密伺服控制阀组、进气电磁阀、放气电磁阀和精密伺服控制阀连接。
3.根据权利要求2所述的全自动精密压力校验控制仪，其特征在于所述压力系统包括气缸，气缸分别与精密伺服控制阀组、进气电磁阀、放气电磁阀和精密伺服控制阀连接，精密伺服控制阀组与压力传感器组连接。
4.根据权利要求3所述的全自动精密压力校验控制仪，其特征在于所述气缸与精密伺服控制阀组之间连有增压器，增压器包括油缸、增压缸、油杯电磁阀和油杯，油缸与汽缸连接，增压缸与油缸连接，增压缸并通过油杯电磁阀与油杯连接，油杯并与精密伺服控制阀组连接。
5.根据权利要求4所述的全自动精密压力校验控制仪，其特征在于所述单片机通过A/D转换器、程控放大器和多路转换器与测量系统的压力传感器组连接，单片机并通过多路转换器与温度传感器连接。
6.根据权利要求5所述的全自动精密压力校验控制仪，其特征在于所述单片机上连有RS232或RS485通讯接口。
7.根据权利要求6所述的全自动精密压力校验控制仪，其特征在于所述控制系统、测量系统安装在箱体内部，压力接口安装在箱体顶部或后部。
8.一种全自动精密压力校验控制仪的测量方法，其特征在于单片机根据任务设置的压力值选择传感器组中的值班传感器，值班传感器的输出值经程控放大后送A/D转换器采样，单片机对值班传感器原始值进行线性误差修正和温度误差修正后得到真实的压力值。
9.根据权利要求8所述的全自动精密压力校验控制仪的测量方法，其特征在于所述真实的压力值为值班传感器原始压力值减去传感器的线性误差和温度误差。
10.根据权利要求9所述的全自动精密压力校验控制仪的测量方法，其特征在于所述传感器原始压力值是以传感器的零位输出及零位值、满量程输出及满量程值确定的标准线性方程，
全文摘要
本发明涉及一种全自动精密压力校验控制仪，其可以在极宽的压力范围内实现自动造压、自动稳压、自动测量等多项功能，结构紧凑，可便携使用，使用方便，智能化程度高，测试精度高。本发明包括控制系统，控制系统分别与压力系统和测量系统连接，压力系统并与测量系统连接，控制系统包括单片机，单片机与测量系统的压力传感器组连接，单片机并通过控制信号发生器分别与精密伺服控制阀组、进气电磁阀、放气电磁阀和精密伺服控制阀连接。
文档编号G01L27/00GK1595088SQ0313441
公开日2005年3月16日 申请日期2003年7月21日 优先权日2003年7月21日
发明者李兴伟, 金祥, 李红, 郑东, 白福国, 梁宁国, 张宗泽, 汶少红 申请人:陕西帅克传感仪器制造有限公司