CN103021252B - 一种实时负压模拟装置 - Google Patents
一种实时负压模拟装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103021252B CN103021252B CN201210464928.6A CN201210464928A CN103021252B CN 103021252 B CN103021252 B CN 103021252B CN 201210464928 A CN201210464928 A CN 201210464928A CN 103021252 B CN103021252 B CN 103021252B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- proportion valve
- electric proportion
- pressure sensor
- vacuum electric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明提供的是一种实时负压模拟装置。计算机1内安装PCI-1711板卡2；PCI-1711板卡2通过数据线与绝压传感器Ⅰ8、真空电气比例阀3相连；大气压源5通过气体管路10经过空气过滤器4与真空电气比例阀3的管路接口相连；真空泵6通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过螺纹连接方式与绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9相连。本发明能够根据设定的负压值快速调节压力容器内的压力，具有精度高、实时性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及气压环境模拟技术领域，特别涉及一种实时负压模拟装置。
背景技术
航空和航天产品的研制过程中，需要建立各类不同规模的环境模拟设备，而压力模拟设备是环境模拟设备的重要组成部分。对于整机压力模拟设备，产品的研制长、资金花费大，同时收到实验条件制约，压力参数难以满足试验需求。
专利201110042703.7提出了一种大气压力环境模拟装置，该装置主要设计一种光大气传输环境的模拟，适用于进行激光大气传输时进行的物理问题研究。专利200810224273.9提出了一种腔室压力控制方法及控制系统，该系统针对等离子体处理设备中的传输腔室设计了技术方案。这两种专利是针对某项具体的介质传输而设计的模拟装置及控制系统，来研究相关性能指标。这两种专利并非应用于半实物仿真中的环境模拟领域，而且也不适合进行气压传感器测量精度的检测。
为了满足实验室环境下的负压实验需求，需要建立实时的负压模拟装置。目前，美国、俄罗斯、欧洲空间局等都设有空间压力模拟设备，中国空间设备研究院也建有大空间模拟设备。由于大空间压力模拟设备空间大，降压过程对压力控制系统的排气量及降压速率要求很高，文献《真空实验舱数字式压力控制系统设计与验证》及专利201010603570.1分别设计了大容量实验舱数字式压力控制系统及以PLC为控制器的压力控制系统，这两种系统的结构设计与控制系统设计都比较复杂，主要适用于特定的装置及技术的实验室环境模拟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够根据设定的负压值快速调节压力容器内的压力，具有精度高、实时性好的实时负压模拟装置。
本发明的目的是这样实现的：
实时负压模拟装置，包括计算机1、PCI-1711板卡2、真空电气比例阀3、空气过滤器4、大气压源5、真空泵6、压力模拟舱7、绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9和气体管路10，其特征是：计算机1内安装PCI-1711板卡2；PCI-1711板卡2通过数据线与绝压传感器Ⅰ8、真空电气比例阀3相连；大气压源5通过气体管路10经过空气过滤器4与真空电气比例阀3的管路接口相连；真空泵6通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过螺纹连接方式与绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9相连。
所述的实时负压模拟装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤一：在计算机上安装PCI-1711板卡2的驱动程序，测试A/D输入通道和D/A输出通道是否正常；将真空电气比例阀3、绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9、真空泵6上电，检测是否正常工作；
步骤二：在计算机上打开人机交互界面，选择阶跃、正弦或三角波电压模拟信号作为设定压力值，并选择信号幅值及周期；
步骤三：开始运行压力模拟系统，参数设置完成后，通过人机交互界面运行系统，程序通过PCI-1711板卡2的A/D通道读入绝压传感器Ⅰ8的模拟电压信号，将该信号换算为压力值；将人机交互界面设置的模拟电压信号换算为压力值，将二个压力值进行比较，得出偏差量；若绝压传感器Ⅰ8的压力值大于设定压力值，则调用模糊PI子程序，计算输出控制量调节真空电气比例阀3的阀芯运动方向，关闭气体流入通道，同时打开气体流出通道，真空泵6将压力模拟舱7内气体抽出，压力模拟舱7内压力降低；若绝压传感器Ⅰ8的压力值小于设定压力值，则调用模糊PI子程序，调节真空电气比例阀3开启气体流入通道，同时关闭气体流出通道，大气压源向压力模拟舱内流入气体，压力模拟舱内压力升高；当压力模拟舱内压力达到设定值时，真空电气比例阀3处于微调状态，使压力模拟舱7内气体补气量与泄漏量动态平衡，系统舱内压力稳定；系统通过程序设定的采样频率实时采集外部传感器数据并调节真空电气比例阀3，实现对压力模拟舱7气体压力的动态调节；绝压传感器Ⅱ9测量压力模拟舱7内气体压力值并输出至半实物仿真系统；
步骤四：结束运行压力模拟系统，通过人机交互界面关闭压力模拟系统，开启压力模拟舱7上的手动放气阀，对压力模拟舱7进行复压，使外界空气进入舱内达到内外压力值平衡。
本发明方法的优点在于：
本发明根据水下高速运动体在人工通气条件下空泡内压力的变化范围和性能技术指标的测试要求，结合高精度真空电气比例阀、绝压传感器、模糊PI控制算法等，实现了压力模拟舱内压力可在15kPa～100kPa范围内变化，动态精度可以达到0.3kPa，且压力变化连续、响应速度快，能够满足实验室环境下半实物仿真中的环境模拟及压力传感器的测试要求。
基于本发明的实时负压模拟装置具有操作简单、模拟效果好、通用性强、工作可靠、便于计算机控制等优点。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图；
图2为气体压力模拟舱结构图；
图3为本发明压力控制系统的控制原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
结合图1，本发明的负压实时模拟装置包括计算机1、PCI-1711板卡2、真空电气比例阀3、空气过滤器4、大气压源5、真空泵6、压力模拟舱7、绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9和气体管路10。
计算机1内安装PCI-1711板卡2；PCI-1711板卡2通过数据线与绝压传感器Ⅰ8、真空电气比例阀3相连；大气压源5通过气体管路10经过空气过滤器4与真空电气比例阀3的管路接口相连；真空泵6通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过螺纹连接方式与绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9相连。
绝压传感器Ⅰ8为计算机提供压力测量信号。
绝压传感器Ⅱ9为半实物仿真系统提供压力测量信号。
在计算机1用Visual C++6.0设计人机交互界面，编制三种设定的压力信号类型：阶跃信号、正弦信号和三角波信号，设计模糊PI控制器，该控制器根据设定压力与实际压力的偏差值计算需要输出的控制量，调节通过真空电气比例阀3的气体流量，使压力模拟舱7内的实际压力值快速达到人机交互界面上设定的压力值。
结合图2，压力模拟舱7由5部分构成，分别为：1—气体通道接头、2—舱体、3—标准接头、4—转接头、5—手动放气阀。
气体通道接头通过气管与真空电气比例阀3的气体接口相连。
标准接头可以连接标准连接尺寸的绝对压力传感器，标准接头也可以通过转接头连接非标准尺寸的绝对压力传感器
手动放气阀主要适用于实验结束后，快速提高压力模拟舱7内的气体压力，达到舱内外的压力平衡。
结合图3，在计算机中编制系统控制程序的流程主要为：计算机通过PCI-1711板卡2的A/D通道读入绝压传感器Ⅰ8的模拟电压信号，将该信号换算为压力值；将人机交互界面设置的模拟电压信号换算为压力值，将二个压力值进行比较，得出偏差量；若绝压传感器Ⅰ8的压力值大于设定压力值，则调用模糊PI控制器，计算输出控制量调节真空电气比例阀3的阀芯运动方向及开度，关闭气体流入通道，同时打开气体流出通道，使压力模拟舱7内压力降低；若绝压传感器Ⅰ8的压力值小于设定压力值，则调用模糊PI子程序，调节真空电气比例阀3开启气体流入通道，同时关闭气体流出通道，大气压源向压力模拟舱内流入气体，压力模拟舱7内压力升高；当压力模拟舱内压力达到设定值时，真空电气比例阀3处于微调状态，使压力模拟舱7内气体补气量与泄漏量动态平衡，系统舱内压力稳定。
本发明的具体实现步骤为：
步骤一：在计算机上安装PCI-1711板卡2的驱动程序，测试A/D输入通道和D/A输出通道是否正常；将真空电气比例阀3、绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9、真空泵6上电，检测是否正常工作。
步骤二：在计算机上打开人机交互界面，选择阶跃、正弦或三角波电压模拟信号作为设定压力值，并选择信号幅值及周期。
步骤三：开始运行压力模拟系统。参数设置完成后，通过人机交互界面运行系统，通过PCI-1711板卡2的A/D通道读入绝压传感器Ⅰ8的模拟电压信号，将该信号换算为压力值；将人机交互界面设置的模拟电压信号换算为压力值，将二个压力值进行比较，得出偏差量；若绝压传感器Ⅰ8的压力值大于设定压力值，则调用模糊PI子程序，计算输出控制量调节真空电气比例阀3的阀芯运动方向及开度，关闭气体流入通道，同时打开气体流出通道，真空泵6将压力模拟舱7内气体抽出，压力模拟舱7内压力降低；若绝压传感器Ⅰ8的压力值小于设定压力值，则调用模糊PI子程序，调节真空电气比例阀3开启气体流入通道，同时关闭气体流出通道，大气压源向压力模拟舱内流入气体，压力模拟舱内压力升高；当压力模拟舱内压力达到设定值时，真空电气比例阀3处于微调状态，使压力模拟舱7内气体补气量与泄漏量动态平衡，系统舱内压力稳定；系统通过程序设定的采样频率实时采集外部传感器数据并调节真空电气比例阀3，实现对压力模拟舱7气体压力的动态调节；绝压传感器Ⅱ9测量压力模拟舱7内气体压力值并为实验室其它设备提供压力测试信号。
步骤四：结束运行压力模拟系统。实验结束后，通过人机交互界面关闭压力模拟系统，开启压力模拟舱7上的手动放气阀，对压力模拟舱7进行复压，使外界空气进入舱内达到内外压力值平衡。
Claims (1)
1.一种实时负压模拟装置，包括计算机(1)、PCI-1711板卡(2)、真空电气比例阀(3)、空气过滤器(4)、大气压源(5)、真空泵(6)、压力模拟舱(7)、绝压传感器Ⅰ(8)、绝压传感器Ⅱ(9)和气体管路(10)，其特征是：计算机(1)内安装PCI-1711板卡(2)；PCI-1711板卡(2)通过数据线与绝压传感器Ⅰ(8)、真空电气比例阀(3)相连；大气压源(5)通过气体管路(10)经过空气过滤器(4)与真空电气比例阀(3)的管路接口相连；真空泵(6)通过气体管路(10)与真空电气比例阀(3)的管路接口相连；压力模拟舱(7)通过气体管路(10)与真空电气比例阀(3)的管路接口相连；压力模拟舱(7)通过螺纹连接方式与绝压传感器Ⅰ(8)、绝压传感器Ⅱ(9)相连。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210464928.6A CN103021252B (zh) | 2012-11-16 | 2012-11-16 | 一种实时负压模拟装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210464928.6A CN103021252B (zh) | 2012-11-16 | 2012-11-16 | 一种实时负压模拟装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103021252A CN103021252A (zh) | 2013-04-03 |
| CN103021252B true CN103021252B (zh) | 2015-08-12 |
Family
ID=47969806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210464928.6A Expired - Fee Related CN103021252B (zh) | 2012-11-16 | 2012-11-16 | 一种实时负压模拟装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103021252B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105547346A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-04 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种气压高度模拟器 |
| CN110032223A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-19 | 安徽皖仪科技股份有限公司 | 高精度正负压双应用电控调压装置 |
| CN110541937B (zh) * | 2019-08-05 | 2024-06-04 | 无锡先导智能装备股份有限公司 | 抽真空的控制方法及其控制系统以及真空阀 |
| CN114383838B (zh) * | 2022-01-24 | 2024-04-09 | 沈阳航天新光集团有限公司 | 高温蒸汽试验系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102023654A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-04-20 | 北京航空航天大学 | 一种大空间环境模拟试验室压力控制系统及其控制方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100474202C (zh) * | 2005-04-15 | 2009-04-01 | 上海威士机械有限公司 | 一种电气比例阀控制电路 |
| CN100470434C (zh) * | 2006-01-12 | 2009-03-18 | 绵阳西磁科技开发公司 | 负压容器内气氛成份和压力平衡控制装置及方法 |
| JP5215831B2 (ja) * | 2008-12-08 | 2013-06-19 | Ｃｋｄ株式会社 | 圧力制御装置および流量制御装置 |
| US8193944B2 (en) * | 2009-04-10 | 2012-06-05 | Richard Brand Caso | System and method for measuring fluid pressure |
| CN203038555U (zh) * | 2012-11-16 | 2013-07-03 | 哈尔滨工程大学 | 一种实时负压模拟装置 |
-
2012
- 2012-11-16 CN CN201210464928.6A patent/CN103021252B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102023654A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-04-20 | 北京航空航天大学 | 一种大空间环境模拟试验室压力控制系统及其控制方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 一种压电式气动比例阀的研究;宋非非、曲涵、董云峰;《液压与气动》;20100815;第31-33页 * |
| 曾光奇.模糊-PID控制器设计.《模糊控制理论与工程应用》.华中科技大学出版社,2006,第86-89页. * |
| 林恬,潘博.真空实验舱数字式压力控制系统设计与验证.《航天器工程》.2011,第20卷(第2期),102-106. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103021252A (zh) | 2013-04-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104048879B (zh) | 一种饱和土应力路径全自动三轴试验系统 | |
| CN103021252B (zh) | 一种实时负压模拟装置 | |
| CN106184813B (zh) | 大气参数综合测试仪 | |
| CN109000859B (zh) | 一种气密性测试系统及方法 | |
| CN207662572U (zh) | 一种卷烟包装密封度检测装置 | |
| CN104483113B (zh) | 一种新型汽车高度阀性能试验台 | |
| CN201828387U (zh) | 高低压气阀门检测台 | |
| CN106404379A (zh) | 安全阀性能在线检测装置 | |
| CN107860512A (zh) | 一种阶跃压力连续可控的压力传感器校准装置及校准方法 | |
| CN104535279A (zh) | 一种新型防水防尘等级干式检测方法及装置 | |
| CN203038555U (zh) | 一种实时负压模拟装置 | |
| CN204269352U (zh) | 智能电气阀门定位器调校装置 | |
| CN102564791A (zh) | 一种燃气调压器调压性能测试系统 | |
| CN108106810B (zh) | 一种飞行大气参数校准实验装置 | |
| CN202443683U (zh) | 仪表自动化安装调校故障诊断的实训装置 | |
| CN108088625A (zh) | 一种驱动桥壳总成气密性自动检测试验台 | |
| CN112525152B (zh) | 一种快速响应高精度气压高度模拟系统 | |
| CN104571086A (zh) | 基于传递函数的温度控制器仿真测试方法 | |
| CN205262537U (zh) | 一种测量不规则固体体积的装置 | |
| CN205483517U (zh) | 具有特性曲线和性能参数显示伺服阀静态性能测试仪 | |
| CN202420889U (zh) | 一种燃气调压器调压性能测试系统 | |
| CN102890239B (zh) | 一种突变压力继电器检测装置 | |
| CN203745159U (zh) | 一种传感器密封性的快速检测装置 | |
| CN106706283A (zh) | 一种自动取压装置 | |
| CN201819767U (zh) | 压力自动控制器任意压力变化率实现机械压力表检定 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201203 Address after: Area A129, 4th floor, building 4, Baitai Industrial Park, Yazhou Bay science and Technology City, Yazhou District, Sanya City, Hainan Province, 572024 Patentee after: Nanhai innovation and development base of Sanya Harbin Engineering University Address before: 150001 Heilongjiang, Nangang District, Nantong street,, Harbin Engineering University, Department of Intellectual Property Office Patentee before: HARBIN ENGINEERING University |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150812 Termination date: 20211116 |