远传数字式压力测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 一种远传数字式压力测量装置。
【背景技术】
[0002]压力测量是自动化设备中非常常用的物理量测量，特别是随着液压设备的广泛应用，压力测量日益广泛。压力测量装置公知的有指针式压力表，它精度低，易损坏，无法远方抄读。有专用压力变送器可以实现数字化读取，但成本高、安装复杂。
[0003]公开了一种《电容式远传压力表》实用新型，ZL93225621.X提供了一种《远传压力表》。该两种实用新型在原有机械压力表零件外，另加一个由动片、定片组成的空气电容器作为压力电信号转换器，将电容器的动片安装在压力表扇形齿轮上，而将定片安装在压力表夹板上形成一个空气电容器，将电容变化变换为电流信号输出。其中一个实用新型通过提供的电路图将电压幅度值V与振荡频率通过调整使其为定值，试图实现流过测量电容Cx的电流与Cx电容值成正比，而Cx值与被测压力成正比。该技术方案至少存在以下不足:
第一，在扇形轮上安装空气电容器改装任务大，安装不方便；
第二，其中一个提供电流转换电路的实用新型采用一个三极管进行二次仪表的线性化处理，线性化效果差、测量精度低、稳定性差；
第三，电容式测量在不采取屏蔽措施时，极易受外部感应影响，测量的精度、稳定性会受影响；
第四，以电流的方式输出影响远距离测量的精度和可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是发明一种便于安装的、数字化的、可在远方设置和抄读的、高精度、高稳定性的压力测量装置。
[0005]本发明是这样实现的:
图1是本发明的远传数字式压力测量装置的的示意图。(I)是测量压力的弹性敏感元件波登管(Bourdon tubes)，又称弹簧管(膨胀管)；(2)是在波登管端头用于固定测量压力电容器中一块电极板A的固定件；(3)是测量压力电容器一块电极板A; (4)是测量压力电容器中另一块电极板B;电极板(3)和(4)有一定的面积，近似平行放置，互不连通，构成一个平板电容。(5)是本发明的主控制电路板。主控制电路板(5)被固定在远传数字式压力测量装置的支架上，而测量压力电容器中另一块电极板B(4)则和(5)固定在一起。在波登管中被测量压力增大时，波登管向外侧伸展，测量压力电容器中一块电极板A(3)跟随着波登管端头向着远离测量压力电容器中另一块电极板B(4)的方向移动，由电极板(3)和(4)构成的电容器容量减小。在波登管中被测量压力减小时，波登管向内侧收缩，测量压力电容器中一块电极板A(3)跟随着波登管端头向着靠近测量压力电容器中另一块电极板B(4)的方向移动，由电极板(3)和(4)构成的电容器容量加大。(6)是压力测量装置的支架；(7)是压力测量装置的外壳。
[0006]图2是本发明主控电路的原理框图。Cx是由电极板(3)和(4 )构成的与被测量压力相关的所述测量压力电容器；(8)是RCx电阻电容振荡器或LCx电感电容振荡器，其中电阻R和电感L的值是固定的，测量压力电容器Cx的电容量决定振荡频率。(9 )是振荡器(8 )输出振荡信号的周期或频率的测量单元，其中包含测量原始数据累加平均处理软件，以消除测量过程中的数据跳变，实现原始测量数据的平滑输出。(10)是测量数据线性化解调测量处理单元。在很多情况下，(9)、(10)和(11)由同一个微处理器(单片机)完成。在测量过程中，被测量压力变化导致波登管位移变化，由位移变化构成电容器Cx的电容量变化，电容量变化造成振荡器的频率变化，由变化的频率(周期)测量值计算解调出可以直接读取的数字化被测压力值。这其中被测压力变化导致的波登管位移变化，最后解调出可读的高精度的数字化压力测量值需要作线性化解调处理。(11)是贮存和处理单元。(12)是通信接口和电源提供电路单元。(13)是远方管理站，由使用方进行远方管理。贮存和处理单元(11)至少要完成以下任务:
a、将所述数字化被测压力值进刷新贮存，备用；
b、有本地显示功能的远传数字式压力测量装置将用所述数字化被测压力值送本地显示器显示；
c、接收来自通信接口(12)的指令，并执行指令；
d、需要时设置、贮存能被远方管理站寻址的地址信息。
[0007]通信接口和电源提供电路单元(12)的主要任务至少有:
a、接收通过外部信道来自远方管理站(13)的指令并发送到贮存和处理单元(11);
b、将贮存和处理单元(11)发送的信息通过外部信道发送到远方管理站(13);
C、通过外部信道获取所述远传数字式压力测量装置所需要的工作电源。
[0008]与被测压力源相连接的波登管(I)，在被测压力增大时，波登管(I)的端头向外伸展，带动固定在端头上的测量压力电容器中一块电极板A(3)向着远离测量压力电容器中另一块电极板B(4)的方向移动，由电极板(3 )和(4)构成的电容器Cx容量减小。在波登管中被测量压力减小时，波登管向内侧收缩，测量压力电容器中一块电极板A(3)跟随着波登管端头向着靠近测量压力电容器中另一块电极板B(4)的方向移动，由电极板(3)和(4)构成的电容器Cx容量加大。所述电容器Cx容量随被测压力度化而关联变化，引起由Cx决定振荡频率的振荡器(8)输出信号频率(周期)的关联变化。被测压力改变量导致波登管端头位移的改变量，在相同的被测压力改变量下，波登管端头位移的改变量越大测量的灵敏度越高。通常情况下，在正常测量范围内通过设计波登管的长度、壁厚、弹性，保证波登管端头约有1.8mm左右位移量。平板电容器的电容量正比于极板面积，反比于极板间的距离。构成所述电容器Cx的电极板A(3)和电极板B(4)构成电容器部分的面积越大，其(3)和(4)之间改变相同的距离，引起的电容器Cx容量的改变量也越大，其测量精度就可以做得越高。(9)是振荡器(8)输出振荡信号的频率或周期的测量单元，现在有很多技术可以完成十分精确的周期(频率，与周期互为倒数)测量。一个实施例，振荡器(8)的输出直接连接到(9)、(10)、(11)中微处理器(单片机)的外部中断输入引脚上，用输入信号的边沿触发中断，然后用微处理器(单片机)内部定时器及计算单元计算出输入信号的中断间隔时间亦即周期值。当微处理器(单片机)内部振荡源采用十几兆赫兹时，测量的信号周期值可精确到ns级。为了防止测量过程中由于机械振动造成的测量值跳动，可以将远大于机械振动周期的N个周期的原始测量值累加起来再进行平均，计算出振荡信号周期平均值，就可以得到克服周期性振动变化造成的数据跳变，获得稳定的测量数据。本发明的一个实施例，将累加周期数、计算平均值的参数等数据项作为可以设置的参数，通过(11)的本地设置口或远方管理站(13)按约定的通信协议进行设置。由(9)、(10)、(11)直接通过测量(8)振荡信号周期得到的振荡信号周期平均值要通过(11)作线性化处理和解调处理才能转化为被测压力源的压力数据。
[0009]线性化处理和解调处理的一个实施例:第一步，将所述振荡信号周期平均值先作数据预处理，其中将测量范围以外的基础数据先扣除再生成待转换测量数据;第二步通过实验用软件建立一个转换数据列表，将每个测量范围内的所述待转换测量数据值都对应一个确定的压力测量值;第三步，当所述线性化处理和解调处理装置程序在处理到所述待转换测量数据值后，用待转换测量数据作为转换数据列表中的坐标，再从该坐标中获取对应的压力测量值。由于所述转换数据列表是经过实验和线性化的，所有获得的测量压力值有极高的测量精度，通常可以达到0.5级以上的测量精度。
[0010]线性化处理和解调处理的一个实施例:第一步，通过实验将所述振荡信号周期平均值和实际测量的压力输出值之间建立一个数学模型和数学公式;第二步，以测量范围内的所述待转换测量数据值作为数学公式的参数，通过计算算出对应的确定的压力测量值。这种方法依赖于数学公式与实验数据的一致性。
[0011 ]线性化处理和解调处理的一个实施例:第一步，通过实验将所述振荡信号周期平均值和实际测量的压力输出值之间建立一个数学模型和数学公式;第二步，以测量范围内的所述待转换测量数据值作为数学公式的参数，通过计算算出对应的确定的“待使用压力测量值”。第三步，通过实验用软件建立一个以“待使用压力测量值”为源数据的转换数据列表，进行二次用列表查表输出实际压力测量值，或在列表中查出偏差值再进行计算出实际压力测量值。
[0012]前一种方法要获得较高测量精度时，转换数据列表必须足够大，占用程序空