专利名称：一种移动容器式高精度微压检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及微压检测装置，尤其涉及一种移动容器式高精度微压检测装置。
背景技术：
微压测量被广泛地应用于现代农业、制造业、制药业、交通运输业、航天、航空、国防等领域。近年来，国际上在微压计量方面研究颇多，但主要是直管型液柱差式液体压力计和微压活塞式压力计。研究的范畴也主要集中在国家基准级压力计。而类似于工作基准级和一等的微压计几十年下来没有太大的变化。基准级的微压计造价极高体积庞大，无法适用于数量众多的二等标准和工作计量器具的量值传递。目前国内的一等微压计量装备主要是60 70年代设计的一等补偿式微压计，由于存在一些先天性的缺点已阻碍微压计量的发展，也跟不上国际微压计量的发展趋势，因此开展高准确度的微压计的研究是非常有必要。目前使用的一等补偿式微压计是基于用液面高度差来平衡两个液面上的压力差的测压原理，主要由大，小容器用液体导管相连，在压力作用下形成液柱高度差，通过旋转一根带有刻度的螺杆来改变一个可动容器的位置，并通过观察容器中圆锥尖头和水面的倒影的位置，使液面重新达到平衡位置，根据刻度对应的水柱高度差进行读数。补偿式微压计的应用很广泛，但主要存在以下不足:1.必须手动调节丝杆，工作很费力，还会引起丝杆机构的磨损，导致测量的准确度降低。2.读数需要用目测进行，其准确度依赖于检定员的工作经验。3.受到丝杆加工工艺的限制，丝杆的机械精度很难再有提高，导致补偿式微压计测量准确度无法进一步的提高。4.在实际测量中，液体会产生挂壁现象，连接液体导管受压变形也会使液体的体积发生改变，由于只观察一端的液面位置，体积变化会引起测量误差。5.没有温度测量修正系统，这样液体的密度和体积都会发生改变，引起测量误差。6.无法满足量程范围更大的，或准确度更高的仪器进行检定测试。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种移动容器式高精度微压测量装置，解决现在的微压测量设备要么成本高，要么测量准确度低的缺陷。技术方案一种移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:包括相互之间采用液体导管连通的固定容器和可动容器，所述可动容器设置在一升降平台上，所述升降平台安装在升降导轨上，由步进电机带动的升降螺杆带动在升降导轨上下降或上升，在所述升降平台旁设置有光栅尺，所述可动容器和固定容器顶上设置有测量液面高度的激光位移计，所述固定容器或可动容器设置有压力接口，所述步进电机、光栅尺和激光位移计电连接控制器，所述控制器包括压力计量模块和压力控制模块，所述光栅尺和激光位移计将计数传送给压力计量模块，进行微压测量和计算，所述压力控制模块连接步进电机和压力接口，控制压力接口的压力稳定和控制步进电机的启闭。所述可动容器和固定容器内液面上设置有浮子，所述浮子与所述激光位移计对应设置，以检测液面高度变化。所述浮子包括浮体和“T”形测量头，浮体采用铝合金浮体，测量头的“T”形顶端面为聚四氟漫反射平面。所述可动容器顶端设置有一个激光位移计，所述固定容器的左右两端的上端面上分别设置有一个激光位移计，分别测量两端的液面高度。所述固定容器、可动容器和液体导管内均设有温度传感器，所述温度传感器均与控制器电连接，所述控制器通过对所述温度传感器巡检进行温度控制。所述光栅尺采用莫尔条纹光栅尺。所述固定容器上设置有压力接口。所述固定容器和可动容器上均设置有压力接口。所述升降导轨安装在水平基座上，所述固定容器也设置在所述水平基座上。一种应用上述的 移动容器式高精度微压检测装置进行压力计检测的装置，其特征在于:包括待测压力计和所述微压检测装置，所述微压检测装置的固定容器和可动容器上均设置有压力接口，固定容器的压力接口为测试端，可动容器的压力接口为参考端，所述测试端连接加压系统和待测压力计，所述加压系统连接所述微压检测装置的控制器，所述控制器的压力控制模块电连接步进电机和激光位移计及光栅尺，由控制器控制所述微压检测装置稳压，所述控制器与上位计算机相连，计算和显示待测压力计与实测压力值的差值或差率。有益效果本发明采用莫尔条纹细分光栅尺，测量准确度达到±2μ，用两台激光位移计测量可动和固定容器中的液面高度，这样就勿需用人眼来观察锥尖位置而直接进行读数，控制器采用计算机系统由单片机数据采集器和工控计算机组成，可以将各个传感器的数据直接转换成压力读数，也能通过执行机构将压力计稳定在设定压力工作点，实现自动测量，本发明能长时间将压力保持在极微量的波动范围内，在微压计量中具有不可或缺的作用。
图1为本发明结构示意图。图2为本发明的光栅测量机构结构示意图。图3为本发明的激光位移计的光学三角法测量原理示意图。图4为本发明的浮子机构示意图。图5为对压力计进行检测的整体装置示意图。其中:1_步进马达，2-导轨上夹板，3-升降螺杆，4-激光位移计，5-升降平台，6-光栅尺,7-固定导轨,8-液体导管,9-固定容器,10-可动容器,11-浮体,12-测量头，13-测量头的“T”形顶端面，14-稳定钩，15-稳定支架，16-传压介质液面，17-半导体激光器，18-激光器前的镜片，19-收集镜片，20-CCD阵列，21-信号处理器，22-被测物体，23-测试端，24-参考端。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。鉴于上述分析的缺点，本发明设计了一种测量范围为±8kPa，测量准确度达到±0.1Pa的微压测量装置。这套微压测量装置采用莫尔条纹细分光栅尺，测量准确度达到±2μ，用于可动容器位移的测量。用两台激光位移计测量可动和固定容器中的液面高度，这样就勿需用人眼来观察锥尖位置而直接进行读数。各个容器以及管道中均置入温度传感器进行温度监测和实时修正。可动容器的移动是用步进马达和升降螺杆带动容器的上下移动，避免了手转刻度盘的麻烦。1.整体结构原理本发明中所研制的高精度液体微压计量的量程为±8kPa，测量准确度为±0.1Pa，其结构原理类似于补偿式微压计，压力计有以下几大部分组成，分别是容器管道、浮子机构、升降机构、光栅测量机构、激光位移测量机构、温度测量机构、基座、全自动加压系统、控制器即单片机数据采集和动作执行系统及工控计算机操作系统。如附图1中所示，I为步进马达，2为导轨上夹板，3是升降螺杆，4为激光位移计，分别设置在可动容器10和固定容器9上，5为升降平台，6为光栅尺，7为固定导轨，8是液体导管。实际操作时，首先进行零压差平衡调整，即将可动容器10的液面和固定容器9的液面一致，并分别将光栅尺6和激光位移计4读数清零。根据输入到计算机界面的设定压力点计算出可动容器10的位置，通过数字通讯将数据传送给控制器的单片机数据采集和动作执行系统，驱动步进马达I转动，通过旋转升降螺杆3带动固定在升降平台5上的可动容器10上下移动。这时，固定在可动容器10上的光栅读数头根据莫尔条纹进行计数，读出实际位移的距离。将压力(气体) 施加于固定容器9中，液体被压入可动容器10，待稳定后，固定在可动容器10上的激光位移计4可读出液面上的浮子与起始位置的位移，同时固定在固定容器9上的激光位移计4也读出一个液面的位移，这样压力计就可以根据上述三个位移计算出输入气体的实际压力。压力计为了保证整台液体在一个几乎相同的温场中，采用泡沫铝进行保温，并分别在可动容器9、固定容器10和液体导管8中置入多个温度传感器进行温度监控和温度补偿。压力计的压力复现计算式应为:
权利要求
1.一种移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:包括相互之间采用液体导管连通的固定容器和可动容器，所述可动容器设置在一升降平台上，所述升降平台安装在升降导轨上，由步进电机带动的升降螺杆带动在升降导轨上下降或上升，在所述升降平台旁设置有光栅尺，所述可动容器和固定容器顶上设置有测量液面高度的激光位移计，所述固定容器或可动容器设置有压力接口，所述步进电机、光栅尺和激光位移计电连接控制器，所述控制器包括压力计量模块和压力控制模块，所述光栅尺和激光位移计将计数传送给压力计量模块，进行微压测量和计算，所述压力控制模块连接步进电机和压力接口，控制压力接口的压力稳定和控制步进电机的启闭。
2.如权利要求1所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述可动容器和固定容器内液面上设置有浮子，所述浮子与所述激光位移计对应设置，以检测液面高度变化。
3.如权利要求2所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述浮子包括浮体和“T”形测量头，浮体采用铝合金浮体，测量头的“T”形顶端面为聚四氟漫反射平面。
4.如权利要求1或2所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述可动容器顶端设置有一个激光位移计，所述固定容器的左右两端的上端面上分别设置有一个激光位移计，分别测量两端的液面高度。
5.如权利要求1所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述固定容器、可动容器和液体导管内均设有温度传感器，所述温度传感器均与控制器电连接，所述控制器通过对所述温度传感器巡检进行温度控制。
6.如权利要求1所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述光栅尺采用莫尔条纹光栅尺。
7.如权利要求1所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述固定容器上设置有压力接口。
8.如权利要求1所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述固定容器和可动容器上均设置有压力接口。
9.如权利要求1所述的移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于:所述升降导轨安装在水平基座上，所述固定容器也设置在所述水平基座上。
10.一种应用如权利要求1所述的移动容器式高精度微压检测装置进行压力计检测的装置，其特征在于:包括待测压力计和所述微压检测装置，所述微压检测装置的固定容器和可动容器上均设置有压力接口，固定容器的压力接口为测试端，可动容器的压力接口为参考端，所述测试端连接加压系统和待测压力计，所述加压系统连接所述微压检测装置的控制器，所述控制器的压力控制模块电连接步进电机和激光位移计及光栅尺，由控制器控制所述微压检测装置稳压，所述控制器与上位计算机相连，计算和显示待测压力计与实测压力值的差值或差率。
全文摘要
本发明涉及一种微压检测装置，属于检测领域。一种移动容器式高精度微压检测装置，其特征在于包括相互之间采用软管连通的固定容器和可动容器，所述可动容器设置在一升降平台上，所述升降平台安装在升降导轨上，由步进电机带动的升降螺杆带动在升降导轨上下降或上升，在所述升降平台旁设置有光栅尺，所述可动容器和固定容器顶上设置有测量液面高度的激光位移计，所述固定容器或可动容器设置有压力接口，所述步进电机、光栅尺和激光位移计电连接控制器，所述控制器包括压力计量模块和压力控制模块，所述光栅尺和激光位移计将计数传送给压力计量模块，进行微压测量和计算，所述压力控制模块连接步进电机和压力接口，控制压力稳定和步进电机的启闭。
文档编号G01L13/04GK103217252SQ20131009632
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者潘征宇, 洪扁, 张进明, 胡玲 申请人:上海市计量测试技术研究院