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【中心內(nèi)容】文章基于在航天器地面模擬試驗中的壓力計量測試需求，針對常用的一種壓力變送器，開發(fā)了一套自動校準系統(tǒng)。
【引言】
在航天器地面模擬試驗中，壓力計量測試主要應用于以下場合：1）動力系統(tǒng)的壓力測試、檢查與密封，如模擬器的充氣，氣瓶的氣密性檢查、置換和增壓；2）地面輔助設(shè)備的壓力測試和控制，如空調(diào)機組的壓力測試與控制，潔凈壓縮空氣、氮氣、液氧、液氮制取設(shè)備上所涉及的各種壓力的測試與控制[1]。在上述過程中使用到的所有壓力測試儀表的準確性與可靠性都要通過定期的計量校準來保證。因此，壓力測試儀表的計量校準工作是地面模擬試驗的重要保障環(huán)節(jié)。對于測量壓力參數(shù)來說，工業(yè)上普遍采用變送器將壓力轉(zhuǎn)換成電流信號來傳輸模擬量。采用電流信號的原因是不容易受試驗環(huán)境干擾，并且電流源內(nèi)阻無窮大，導線電阻串聯(lián)在回路中不影響信號質(zhì)量，在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。目前我們經(jīng)常校準的為第二代壓力變送器，負載電阻為0～350 kΩ（如SLK3051系列），輸出模擬直流電流信號4～20 mA。上限取20 mA 是考慮防爆的要求，下限沒有取0 mA 是為了能檢測到數(shù)據(jù)傳輸線是否斷路。壓力變送器的校準傳統(tǒng)上是通過手動方式來完成的，校準過程中的操作環(huán)節(jié)多、工作效率低，很容易引入人為誤差。為了提高校準工作效率和測量精度，我們開發(fā)了一套壓力變送器自動校準裝置。
1、自動校準裝置的組成與工作原理
1、1 校準裝置的組成
該裝置主要由工控計算機系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、壓力控制器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、運動執(zhí)行系統(tǒng)、被校準壓力變送器及輔助設(shè)施等組成，如圖1 所示。
1）工控計算機系統(tǒng)采用研華工控機，安裝了LabVIEW8.6 軟件和數(shù)據(jù)測控程序。
2）供氣系統(tǒng)用氮氣瓶并配以減壓閥進行供氣，提供校準所需壓力的氣體。
3）壓力控制器系統(tǒng)將所供的氣體按照設(shè)定的標準值進行輸出，用于提供標準的壓力源。
4）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用計算機和儀器設(shè)備的RS232 通信接口，由數(shù)據(jù)測控程序設(shè)定壓力變送器的校準值。之后計算機按照RS232 接口通信協(xié)議，采集壓力變送器對應的顯示數(shù)值并保存，以方便校準證書的處理。
5）運動執(zhí)行系統(tǒng)把壓力標準值傳給被檢定的壓力變送器，來實現(xiàn)校準。
1.2 壓力自動校準過程
1）根據(jù)壓力變送器的測量范圍和精度，選擇校準點的個數(shù)。應按量程基本均勻分布，一般包括上限值和下限值（或其附近10%輸入量程以內(nèi)）在內(nèi)的不少于5 個校準點。測量精度優(yōu)于0.1 級和0.05級的壓力變送器應不少于9 個校準點。
2）根據(jù)輸入壓力對壓力變送器輸出下限值和上限值進行調(diào)整，使其與理論的下限值和上限值相一致，完成對壓力變送器“零點”和“滿量程”的校準。
3）校準前，把產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格、測量范圍、準確度、測量點數(shù)分別輸入到計算機的虛擬儀器測控軟件中，然后開始正式校準。在計算機控制下，壓力控制器從測量下限開始自動等間隔加壓。當壓力達到某個設(shè)定值并持續(xù)穩(wěn)定2 s 后，壓力控
制器發(fā)出反饋信息給計算機，虛擬儀器軟件程序讀取被校準壓力變送器的輸出電流值；對此數(shù)據(jù)進行保存之后，計算機給壓力控制器發(fā)出指令，開始進行下一個校準點的測試。當壓力達到設(shè)定的測量上限后，虛擬儀器軟件程序開始自動逐點減壓反行程測量，直至回到零點完成一個循環(huán)。
4）測試結(jié)束后由虛擬儀器軟件對數(shù)據(jù)進行處理得出校準結(jié)果，同時可由打印機打印出原始記錄及校準證書。
