壓力變送器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)
欄目：行業(yè)資訊
發(fā)布時(shí)間：2020-01-07
行業(yè)資訊
壓力變送器廣泛運(yùn)用于石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等行業(yè)中的一種將壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的器件。隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)壓力變送器的性能要求越來(lái)越高。針對(duì)傳統(tǒng)的壓力變送器靜態(tài)性能人工檢測(cè)效率低、精度差、可靠性不高和勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題叫,本文設(shè)計(jì)了一套多工位壓力変送器綜合靜態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng),能夠同時(shí)檢測(cè)多工位壓力變送器的輸出信號(hào),通過(guò)選用高精度數(shù)據(jù)采集卡和壓力控制器,并結(jié)合軟件遞推濾波處理,使該測(cè)試系統(tǒng)具有較高的精度和穩(wěn)定性,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JG860對(duì)壓力變送器的檢測(cè)要求。
1.壓力變送器靜態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求
針對(duì)國(guó)標(biāo)及合作企業(yè)的要求,測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)必須具有以下指標(biāo):①能完成多工位同步測(cè)試;②各個(gè)工位獨(dú)立完成各項(xiàng)靜態(tài)性能參數(shù)檢測(cè)、合格/不合格品判斷;3③能夠完成各個(gè)工位數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析和計(jì)算結(jié)果查詢等。
技術(shù)方面的要求包括:①測(cè)試介質(zhì)為空氣,空氣壓力自動(dòng)可調(diào),ZUI大輸出壓力為6MPa,壓力精度為0.05%FS;(②)壓力變送器供電電源可調(diào)范圍為3~24VDC,調(diào)節(jié)分辨率為0.2VDC;③被測(cè)壓力変送器為電壓輸出型,電壓輸出范圍為0~SVDC,系統(tǒng)測(cè)試精度為0.2%;④①測(cè)試環(huán)境溫度范圍(-30-120)℃;⑤10工位同時(shí)檢測(cè),生產(chǎn)節(jié)拍為15只小時(shí)工位;具有防差錯(cuò)功能,保證出廠產(chǎn)品的零次品率。
2.系統(tǒng)工作原理
測(cè)試系統(tǒng)啟動(dòng)后,工控機(jī)發(fā)送指令給壓力控制器先進(jìn)行三次加壓、卸壓疲勞沖擊,待疲勞沖擊結(jié)束后,系統(tǒng)開始進(jìn)行靜態(tài)性能測(cè)試。軟件自動(dòng)將壓力變送器的滿量程輸入壓力按設(shè)置好的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行等分,并根據(jù)檢測(cè)次數(shù)和檢測(cè)點(diǎn)數(shù)自動(dòng)按正行程(加壓)和反行程(卸壓)過(guò)程完成壓力變送器各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集,工控機(jī)將采集數(shù)據(jù)依照壓力變送器靜態(tài)性能試驗(yàn)方法計(jì)算出各項(xiàng)性能指標(biāo),顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果及檢測(cè)報(bào)告。
3.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
壓力變送器綜合靜態(tài)性能測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示,主要分為壓力源、測(cè)試環(huán)境部分
3.1壓力源
壓力源為壓力變送器提供標(biāo)準(zhǔn)的壓力信號(hào)。結(jié)合所測(cè)壓力変送器的精度,選用可調(diào)氣體壓力控制器,其壓力控制精度為0.02%FS,控制穩(wěn)定性為0.003%FS,可調(diào)壓力模塊選擇(0-7)MPa
3.2測(cè)試環(huán)境部分
測(cè)試環(huán)境部分由恒溫箱構(gòu)成,保證了壓力變送器測(cè)試環(huán)境溫度的恒定。本系統(tǒng)所用恒溫箱溫度范固為(-40~150)℃,可滿足壓力變送器在全溫度范(-30-120)℃進(jìn)行測(cè)試。
3.3控制部分
控制部分由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、程控電源和條碼閱讀器構(gòu)成。工控機(jī)是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的核心,與壓力控制器、恒溫箱、程控電源采用RS-232進(jìn)行通訊;為了滿足同時(shí)采集10個(gè)工位的壓力變送器輸出信號(hào),且采集的信號(hào)具有較高的分辨率,選用的數(shù)據(jù)采集卡為PCI,它具有16位AD轉(zhuǎn)換器,16路單端模擬量輸入、16路數(shù)字量輸入和16路數(shù)字量輸出,采樣速率高達(dá)250KS%,測(cè)量電壓范圍為0~5y;程控電源負(fù)責(zé)為壓力變送器提供直流電源,其質(zhì)量直接影響整個(gè)系統(tǒng)性能測(cè)試的精度,本測(cè)試系統(tǒng)選用程控電源DPS3305P,輸出可調(diào)電壓為030V,輸出電流為0~5A,顯示精度為0.5%;條碼閱讀器的設(shè)計(jì)主要是為了防止壓力變送器的漏檢、錯(cuò)檢、誤檢,做到產(chǎn)品的可追溯源性,保證出廠產(chǎn)品的零次品率。
4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1軟件結(jié)構(gòu)
軟件設(shè)計(jì)主要完成部件通訊、性能測(cè)試、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示輸出等,利用 Visual Basic作為開發(fā)平臺(tái)主程序完成各硬件的初始化,然后依次執(zhí)行各子程序,子程序主要完成壓力變送器綜合靜態(tài)性能的測(cè)試,包括串口通訊設(shè)置、參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)處理和顯示輸出。圖2為測(cè)試程序流程圖。
串口通訊設(shè)置利用VB軟件自帶的控件來(lái)完成工控機(jī)與壓力源、恒溫箱、程控電源的通訊,通過(guò)通訊協(xié)議建立數(shù)據(jù)鏈路,進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送;參數(shù)設(shè)置主要是對(duì)壓力傳感器零點(diǎn)、滿量程、輸出上下限、檢測(cè)點(diǎn)數(shù)和檢測(cè)次數(shù)等參數(shù)的設(shè)定;自動(dòng)測(cè)試是根據(jù)設(shè)定好的參數(shù)自動(dòng)加壓和卸壓并記錄壓力變送器的輸出數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)處理是根據(jù)濾波處理后的數(shù)據(jù)結(jié)合國(guó)標(biāo)計(jì)算出壓力變送器各項(xiàng)靜態(tài)性能指標(biāo);顯示輸出是在測(cè)試過(guò)程中實(shí)時(shí)刷新顯示各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的壓力傳感器輸出信號(hào),在數(shù)據(jù)處理結(jié)束后顯示靜態(tài)性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果,判斷是否合格并給出檢測(cè)報(bào)告。測(cè)試程序利用高級(jí)語(yǔ)言編寫,可移植性增強(qiáng),便于檢查、修改、擴(kuò)充和閱讀。
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
測(cè)試系統(tǒng)采用的測(cè)試樣件是壓阻式壓力變送器,量程范圍(0-5)MPa,供電電壓為5VDC,輸出信號(hào)范圍(0.5~3.5)V,精度等級(jí)為0.2級(jí)。在規(guī)定測(cè)試環(huán)境條件下,對(duì)該樣件進(jìn)行靜態(tài)性能測(cè)試,選取5個(gè)檢定點(diǎn)進(jìn)行3次正反行程測(cè)試,測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。
檢測(cè)結(jié)果如表3所示,兩組測(cè)試數(shù)據(jù)誤差對(duì)比。
檢測(cè)結(jié)果如表3所示,兩組測(cè)試數(shù)據(jù)誤差對(duì)比。
系統(tǒng)軟件根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算得到以下靜態(tài)性能結(jié)果:
端點(diǎn)平移直線:Y=0.498+0.600X
滿量程輸出:3.001V
非線性度:0.022%
遲滯:0.098%
重復(fù)性誤差:0.114%
綜合精度:0.164%
從以上測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析可知,以綜合精度為例,測(cè)試系統(tǒng)得出的綜合精度為0.164%,省計(jì)量院專用設(shè)備得出的綜合精度為0.158%,兩者精度大致相當(dāng),達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初衷,滿足高精度要求。
6.結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合研制的壓力變送器綜合性能測(cè)試系統(tǒng)實(shí)際,通過(guò)選用高精度的壓力控制器和數(shù)據(jù)采集卡,軟件上運(yùn)用新型的遞推濾波法,實(shí)現(xiàn)了壓力變送器綜合靜態(tài)性能的檢測(cè),符合高精度設(shè)計(jì)要求,在該企業(yè)運(yùn)行一年多,狀態(tài)穩(wěn)定可靠,滿足企業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)要求,極大地提高了該企業(yè)的生產(chǎn)效率,為企業(yè)帶來(lái)明顯經(jīng)濟(jì)效益。