CN109900427A - 一种用于电测式压力计的自动校准系统及校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于仪器检定的技术领域，公开了一种用于电测式压力计的自动校准系统，包括信号转换箱，信号转换箱的一端与多个待校电测式压力计的电源端和信号端相连，另一端与多通道数据采集器相连，多个待校电测式压力计的进气端均与压力控制器连通，压力控制器与机械泵、氮气存储罐连通，其与多通道数据采集器还和处理器相连，信号转换箱用于将多个待校电测式压力计的电流输出转换为电压输出或者直接电压输出，压力控制器用于控制氮气存储罐产生符合待校电测式压力计校准所需的压力，多通道数据采集器用于采集待校电测式压力计的输出信号，处理器用于控制压力控制器的压力设定，接收多通道数据采集器的采集信息，完成对多个待校电测式压力计的校准。

Description

一种用于电测式压力计的自动校准系统及校准方法

技术领域

本发明涉及仪器检定的技术领域，尤其涉及一种用于电测式压力计的自动校准系统及校准方法。

背景技术

压力，又称压强，无论是在工农业生产过程还是在科学研究中都是应用最广泛的测量参数之一。为保证生产活动的顺利进行，促成各种工艺流程能够安全可靠的运行，必须通过使用各种压力仪表对压力进行测量、控制。压力计量的基本任务就是保证测量压力的仪器仪表性能可靠，研究新的压力测量方法，促进压力计量技术的不断发展。

常见的电测式压力计包括压力传感器，压力变送器等。作为自动控制、自动检测的首要环节，传感器在科技发展中起着重要的作用，其中压力传感器的应用最为广泛，特别是在航空、航天、石化、电力、冶金等行业尤为重要。现代飞机上就装有大量压力传感器，从系统压力到发动机压力，从静压、动压到到飞行参数，压力测量无处不在，而压力变送器是工业中最常见的一种压力仪表，它能感受压力并将压力信号转变为可传送的标准输出信号，如4～20mA电流信号或1～5V电压信号。压力变送器因其具有工作可靠、准确度等级高、性能稳定、抗干扰能力强和测量信号传输距离远等优点，在工业现场得到了广泛的使用。

压力传感器或变送器是一种能将压力转换为可用的输出信号，多为电信号的装置或仪器，为了保证和提高压力传感器或变送器的测试准确性和稳定性，特别是长期稳定性和广泛适应环境的工作能力，人们除了开发新原理、利用新材料研制新型传感器之外，还必须对所使用的压力传感器和变送器进行计量性能的定期校准检定。

对压力变送器及传感器进行检定或校准时，一般采用的方法是根据被校准的仪器量程设置标准仪器输出信号大小，然后从被校准仪器中读取测量值，手工记录，人工将测试数据输入到计算机中进行数据处理，并出具测试报告。这一过程存在测试周期长、过程繁琐的弊病；其次测量结果通常采用人工记录，不能对数据进行有效的管理和存放，在一定程度上影响日后的数据处理。这就使得传统的人工测量已不能满足实际测量的需求，迫切要求采用自动测试系统。

发明内容

本发明提供了一种用于电测式压力计的自动校准系统及校准方法，解决了现有电测式压力计检定时，测试周期长、过程繁琐等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于电测式压力计的自动校准系统，包括信号转换箱，所述信号转换箱的一端与多个待校电测式压力计的电源端和信号端相连，另一端与多通道数据采集器相连，多个所述待校电测式压力计的进气端均与压力控制器连通，所述压力控制器与机械泵、氮气存储罐连通，所述压力控制器、多通道数据采集器与处理器相连，所述信号转换箱用于将多个待校电测式压力计的电流输出转换为电压输出或者直接电压输出，所述压力控制器用于控制氮气存储罐产生符合待校电测式压力计校准所需的压力，所述多通道数据采集器用于采集待校电测式压力计的输出信号，所述处理器用于控制压力控制器的压力设定，接收多通道数据采集器的采集信息，完成对多个待校电测式压力计的校准。

进一步，所述信号转换箱内部设置有多个电阻，顶面设置有多个插线孔，侧面设置电源线通孔，多个所述插线孔被均分成多组，其组数与电阻的个数相同，每组包括四个插线孔，其中一个插线孔连接待校电测式压力计，一个插线孔连接多通道数据采集器，一个插线孔连接电源正极，一个插线孔连接电源负极，每组插线孔旁边均设置有一个开关，所述开关用于控制对应电阻的接入电路或者从电路中断开。

进一步，每个所述电阻的一端均与六脚开关的一个公共端连接，另一端连接电源负极，所述六脚开关的另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出端，一个常闭端连接多通道数据采集器，所述一个常闭端与一个常开端短接，另一个常开端与所述一个公共端短接，所述待校电测式压力计的电源正端与电源正极连接，所述四个插线孔分别对应六脚开关的另一个公共端、一个常闭端以及电源正极、电源负极。

进一步，所述待校电测式压力计设置为两线制，所述四个插线孔中的电源正极连接待校电测式压力计的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出端；所述待校电测式压力计设置为三线制，所述四个插线孔中的电源正极连接待校电测式压力计的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出端，电源负极连接待校电测式压力计的电源负端；所述待校电测式压力计设置为四线制，所述四个插线孔中的电源正极连接待校电测式压力计的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出正端，电源负极连接待校电测式压力计的电源负端，所述待校电测式压力计的信号输出负端连接多通道数据采集器。

进一步，多个所述待校电测式压力计设置在检测平台上，所述检测平台上设置有管道围成的气路，所述管道上设置有多个气路转接口、一个出气口和一个进气口，所述气路转接口与待校电测式压力计的进气端连通，所述进气口与氮气存储罐连通，所述出气口与截止阀门相连，所述检测平台上还设置有固定信号转换箱的连接件。

进一步，所述气路转接口的个数与电阻的个数相同。

一种基于上文所述的用于电测式压力计的自动校准系统的校准方法，包括以下步骤：

步骤一、将多个待校电测式压力计的进气端与检测平台上的气路转接口连通，并将其与多通道数据采集器连接到信号转换箱的对应插线孔上；

步骤二、根据待校电测式压力计的输出信号的类型，确定是否需要按下信号转换箱上的开关；

步骤三、通过处理器将校准所需的压力值下发指令到压力控制器，所述压力控制器控制氮气存储罐产生符合所需压力值的压力，并反馈信息道处理器；

步骤四、所述处理器接收反馈信息后，控制多通道数据采集器开始采集多个待校电测式压力计的检测信息，并根据检测信息做成校准报告。

进一步，所述待校电测式压力计的输出信号为电流时，按下信号转换箱上的开关；所述待校电测式压力计的输出信号为电压时，无需按下信号转换箱上的开关。

进一步，所述压力值为负值时，压力控制器打开与机械泵的连通开关，所述机械泵从压力控制器抽气，使压力控制器产生负值的压力。

进一步，所述多通道数据采集器的采集通道、信号转换箱上的每组插线孔与待校电测式压力计一一对应设置。

本发明有益的技术效果在于：

借助信号转换箱可以将待校电测式压力计的电流输出转换电压输出，实现通过多通道数据采集器对其的数据采集，同时该信号转换箱内部设置多个电阻，其顶面设置与待校电测式压力计、多通道数据采集器的连接插线孔，可以同时实现对多个待校电测式压力计的数据采集，再结合处理器的程序设计，可以一次性自动完成对待校电测式压力计的校准，过程简单，操作方便，工作效率高，便于推广使用，另外，由于信号转换箱的设计可以单独控制每个电阻的接入或者切断，借助本发明的装置可以同时完成对电流输出和电压输出的待校电测式压力计的校准。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的自动校准系统的操作界面；

图3为本发明的信号转换箱外部结构示意图；

图4为本发明的信号转换箱内部的电路连接示意图；

图5为本发明的两线制待校电测式压力计校准时的电路连接示意图；

图6为本发明的三线制待校电测式压力计校准时的电路连接示意图；

图7为本发明的四线制待校电测式压力计校准时的电路连接示意图；

图8为本发明的检测平台的结构示意图；

其中，1-信号转换箱，101-插线孔，102-电源线通孔，103-开关，104-总开关，2-待校电测式压力计，3-多通道数据采集器，4-压力控制器，5-机械泵，6-氮气存储罐，7-检测平台，8-气路，9-气路转接口，10-出气口，11-进气口。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种用于电测式压力计的自动校准系统，包括信号转换箱1，该信号转换箱1的一端与多个待校电测式压力计2的电源端和信号端相连，另一端与多通道数据采集器3相连，多个待校电测式压力计2的进气端均与压力控制器4连通，该压力控制器4与机械泵5、氮气存储罐6连通，该压力控制器4、多通道数据采集器3与处理器相连，该信号转换箱1用于将多个待校电测式压力计2的电流输出转换为电压输出或者直接电压输出，该压力控制器4可采用PACE系列的数字式压力控制器，用于控制氮气存储罐6产生符合待校电测式压力计2校准所需的压力，该多通道数据采集器3用于采集待校电测式压力计2的输出信号，该处理器用于控制压力控制器4的压力设定，接收多通道数据采集器3的采集信息，完成对多个待校电测式压力计2的校准，具体包括实现多台待检电测式压力计2的信息录入与存储，可以控制压力控制器4的量程选择、检定点设置以及检定功能的实现，可接收多通道数据采集器3的采集信息，完成校准数据的自动存储，校准结果的数据处理，按照电测式压力计的校准规范完成校准过程，并生成相应校准记录，其操作界面如图2所示。当待校电测式压力计2为电流输出时，借助信号转换箱1，将其转换为电压输出，当其为电压输出时，则直接电压输出，这样，不管待校电测式压力计2为何种输出，都可以采用本发明的装置进行校准，并且可以自动实现对多个待校电测式压力计2的一次性校准，过程简单，测试时间短，作业效率高，并且可以实现校准的电子化输出，方便记录保存。

如图3所示，在信号转换箱1内部设置有多个电阻，顶面设置有多个插线孔101，侧面设置电源线通孔102，多个插线孔101被均分成多组，其组数与电阻的个数相同，可以根据需要设置组数，如设置四组，这样每个信号转换箱1就同时检测四个待校电测式压力计2，体积较小，便于携带，也可以设置更多，同时对应的体积也会增加，用户可以根据需要进行选择。每组包括四个插线孔101，其中一个插线孔101连接待校电测式压力计2，一个插线孔101连接多通道数据采集器3，一个插线孔101连接电源正极，一个插线孔101连接电源负极，每组插线孔101旁边均设置有一个开关103，该开关103用于控制对应电阻的接入电路或者从电路中断开。另外为了增加安全性，在信号转换箱1的侧面还设置有总开关104。

如图4所示，每个电阻的一端均与六脚开关的一个公共端连接，另一端连接电源负极，该六脚开关的另一个公共端连接待校电测式压力计2的信号输出端，一个常闭端连接多通道数据采集器3，该一个常闭端与一个常开端短接，另一个常开端与上述一个公共端短接，该待校电测式压力计2的电源正端与电源正极连接，上述四个插线孔101分别对应六脚开关的另一个公共端、一个常闭端以及电源正极、电源负极。图3中的六脚开关的1、6端为公共端，2、5端为常闭端，3、4端为常开端，按下开关，该六脚开关的连线由原来的2-6端，1-5端连接变为1-3端，4-6端连接，也可以选择其他类型的六脚开关，该电路中的电源可以有220V交流电通过整流模块变为24V直流电，以为待校电测式压力计2供电，也可以根据待校电测式压力计2的电源类型进行选择。这样，通过六脚开关就可以实现与之相连的电阻接入或者断开，测试人员可以根据与之相连的待校电测式压力计2的输出类型通过开关选择是否接入电阻，从而利用本发明的装置可以实现不同输出类型的待校电测式压力计2同时测量，简单方便。

如图5-7所示，如果待校电测式压力计2设置为两线制，那么上述四个插线孔101中的电源正极连接待校电测式压力计2的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计2的信号输出端；如果待校电测式压力计设置为三线制，那么上述四个插线孔101中的电源正极连接待校电测式压力计2的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计2的信号输出端，电源负极连接待校电测式压力计2的电源负端；如果待校电测式压力计设置为四线制，那么上述四个插线孔101中的电源正极连接待校电测式压力计2的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计2的信号输出正端，电源负极连接待校电测式压力计2的电源负端，该待校电测式压力计2的信号输出负端连接多通道数据采集器3。然后根据待校电测式压力计2的输出信号的类型选择对应开关103是否被按下。

另外，如图8所示，多个待校电测式压力计2均设置在检测平台7上，该检测平台7上设置有管道围成的气路8，在管道上设置有多个气路转接口9、一个出气口10和一个进气口11，该气路转接口9与待校电测式压力计2的进气端连通，该进气口10通过截止阀门与氮气存储罐6或者另一个检测平台7上的出气口11连通，该出气口11通过截止阀门另一个检测平台7上的进气口10连通，该检测平台7上还设置有固定信号转换箱2的连接件。可以将气路转接口的个数与信号转换箱1内部的电阻的个数设置相同，这样，一个信号转换箱1就可以对应一个检测平台7，比如四个电阻，对应的检测平台7上就可以设置四个气路转接口9，当然也可以更多。由于将信号转换箱1设置在检测平台7上，更加方便携带，在外出校准时，只要携带检测平台7连同其上的信号转换箱1、以空气泵即可。

本发明还提供了一种基于上文所述的用于电测式压力计的自动校准系统的校准方法，包括以下步骤：

步骤一、将多个待校电测式压力计2的进气端与检测平台7上的气路转接口9连通，并将其与多通道数据采集器3连接到信号转换箱1的对应插线孔101上；连接的时候，该多通道数据采集器3的采集通道、信号转换箱1上的每组插线孔101要与待校电测式压力计2一一对应设置，这样，处理器在接收多通道数据采集器3的采集数据时，就可以根据采集通道对应待校电测式压力计2，从而实现对应的数据处理，出具校准报告。

步骤二、根据待校电测式压力计2的输出信号的类型，确定是否需要按下信号转换箱1上的开关103；

步骤三、通过处理器将校准所需的压力值下发指令到压力控制器4，该压力控制器4控制氮气存储罐6产生符合所需压力值的压力，并反馈信息道处理器；

步骤四、该处理器接收反馈信息后，控制多通道数据采集器3开始采集多个待校电测式压力计2的检测信息，并根据检测信息做成校准报告。为了提高校准的准确性，可以等间隔采集检测信息。

当该待校电测式压力计2的输出信号为电流时，按下信号转换箱1上的开关103；当该待校电测式压力计2的输出信号为电压时，无需按下信号转换箱1上的开关103。

当需要对负压进行校准时，比如真空压力传感器，其压力值为负值，压力控制器4打开与机械泵5的连通开关，该机械泵5从压力控制器4抽气，使压力控制器4产生负值的压力，实现对真空压力传感器的检测。

本发明借助信号转换箱可以将待校电测式压力计的电流输出转换电压输出，实现通过多通道数据采集器对其的数据采集，同时该信号转换箱内部设置多个电阻，其顶面设置与待校电测式压力计、多通道数据采集器的连接插线孔，可以同时实现对多个待校电测式压力计的数据采集，再结合处理器的程序设计，可以一次性自动完成对待校电测式压力计的校准，过程简单，操作方便，工作效率高，便于推广使用，另外，由于信号转换箱的设计可以单独控制每个电阻的接入或者切断，借助本发明的装置可以同时完成对电流输出和电压输出的待校电测式压力计的校准。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种用于电测式压力计的自动校准系统，其特征在于：包括信号转换箱，所述信号转换箱的一端与多个待校电测式压力计的电源端和信号端相连，另一端与多通道数据采集器相连，多个所述待校电测式压力计的进气端均与压力控制器连通，所述压力控制器与机械泵、氮气存储罐连通，所述压力控制器、多通道数据采集器与处理器相连，所述信号转换箱用于将多个待校电测式压力计的电流输出转换为电压输出或者直接电压输出，所述压力控制器用于控制氮气存储罐产生符合待校电测式压力计校准所需的压力，所述多通道数据采集器用于采集待校电测式压力计的输出信号，所述处理器用于控制压力控制器的压力设定，接收多通道数据采集器的采集信息，完成对多个待校电测式压力计的校准。

2.根据权利要求1所述的用于电测式压力计的自动校准系统，其特征在于：所述信号转换箱内部设置有多个电阻，顶面设置有多个插线孔，侧面设置电源线通孔，多个所述插线孔被均分成多组，其组数与电阻的个数相同，每组包括四个插线孔，其中一个插线孔连接待校电测式压力计，一个插线孔连接多通道数据采集器，一个插线孔连接电源正极，一个插线孔连接电源负极，每组插线孔旁边均设置有一个开关，所述开关用于控制对应电阻的接入电路或者从电路中断开。

3.根据权利要求2所述的用于电测式压力计的自动校准系统，其特征在于：每个所述电阻的一端均与六脚开关的一个公共端连接，另一端连接电源负极，所述六脚开关的另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出端，一个常闭端连接多通道数据采集器，所述一个常闭端与一个常开端短接，另一个常开端与所述一个公共端短接，所述待校电测式压力计的电源正端与电源正极连接，所述四个插线孔分别对应六脚开关的另一个公共端、一个常闭端以及电源正极、电源负极。

4.根据权利要求3所述的用于电测式压力计的自动校准系统，其特征在于：所述待校电测式压力计设置为两线制，所述四个插线孔中的电源正极连接待校电测式压力计的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出端；所述待校电测式压力计设置为三线制，所述四个插线孔中的电源正极连接待校电测式压力计的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出端，电源负极连接待校电测式压力计的电源负端；所述待校电测式压力计设置为四线制，所述四个插线孔中的电源正极连接待校电测式压力计的电源正端，另一个公共端连接待校电测式压力计的信号输出正端，电源负极连接待校电测式压力计的电源负端，所述待校电测式压力计的信号输出负端连接多通道数据采集器。

5.根据权利要求2所述的用于电测式压力计的自动校准系统，其特征在于：多个所述待校电测式压力计设置在检测平台上，所述检测平台上设置有管道围成的气路，所述管道上设置有多个气路转接口、一个出气口和一个进气口，所述气路转接口与待校电测式压力计的进气端连通，所述进气口与氮气存储罐连通，所述出气口与截止阀门相连，所述检测平台上还设置有固定信号转换箱的连接件。

6.根据权利要求5所述的用于电测式压力计的自动校准系统，其特征在于：所述气路转接口的个数与电阻的个数相同。

7.一种基于权利要求1所述的用于电测式压力计的自动校准系统的校准方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、将多个待校电测式压力计的进气端与检测平台上的气路转接口连通，并将其与多通道数据采集器连接到信号转换箱的对应插线孔上；

步骤二、根据待校电测式压力计的输出信号的类型，确定是否需要按下信号转换箱上的开关；

步骤三、通过处理器将校准所需的压力值下发指令到压力控制器，所述压力控制器控制氮气存储罐产生符合所需压力值的压力，并反馈信息道处理器；

步骤四、所述处理器接收反馈信息后，控制多通道数据采集器开始采集多个待校电测式压力计的检测信息，并根据检测信息做成校准报告。

8.根据权利要求7所述的用于电测式压力计的自动校准方法，其特征在于：所述待校电测式压力计的输出信号为电流时，按下信号转换箱上的开关；所述待校电测式压力计的输出信号为电压时，无需按下信号转换箱上的开关。

9.根据权利要求7所述的用于电测式压力计的自动校准方法，其特征在于：所述压力值为负值时，压力控制器打开与机械泵的连通开关，所述机械泵开始从压力控制器抽气，使压力控制器产生负值的压力。

10.根据权利要求7所述的用于电测式压力计的自动校准方法，其特征在于：所述多通道数据采集器的采集通道、信号转换箱上的每组插线孔与待校电测式压力计一一对应设置。