CN112945461A - 多功能的压力表自动化测试系统、方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了多功能的压力表自动化测试系统、方法及装置，涉及仪器仪表测试技术领域。所述系统包括旋转机构、数据采集机构和数据处理机构；旋转机构上设置有受试设备安装部、直线导轨、滑块、第一活塞和第二活塞，第一活塞位于受试设备安装部和滑块之间,滑块位于受试设备安装部和第二活塞之间，通过滑块拉动第一活塞或推动第二活塞来灵活进行减压测试或升压测试；数据采集机构检测测试过程中气压、温度和位移信息，数据处理机构接收前述检测的信息计算理论压力值后与受测压力表的测量压力值比对。本发明不依赖参考压力表精度，可根据需要灵活选择减压测试和升压测试，压力测试范围广、产生的参考压力精度与测试范围无关。

Description

多功能的压力表自动化测试系统、方法及装置
技术领域
本发明涉及仪器仪表测试技术领域，尤其涉及一种多功能的压力表自动化测试系统、方法及装置。
背景技术
压力表(常用的比如弹性元件式一般压力表、压力真空表和真空表)作为各类仪表中应用最为普遍的仪表，为了确保压力表使用时的高可靠性，就必须经常对它进行校准或标定。根据每个不同应用常用的具体要求，这些校准工作必须符合国内或国际相关的标准。压力表的测试项通常可以包括零点误差检测、示值误差检测、回程误差检测和轻微位移检测等测试项。
传统的压力表测试方案，通常采用手动加压办法，通过在数个校准点，比对受测压力表和参考压力表之间的值进行标定和校准，测试效率和准确度均较低。以飞机的压力表(也称压力指示仪表或压强计)为例，由于其稳定性和准确性直接关系到飞机的正常运行，需要经常检测，以确保其性能的稳定和准确。现有的检测设备通常为手工操作液压泵或气泵来加压，一方面容易造成过压，损坏仪表；另一方面难以动态保护恒压，精度差，再则不能智能判断、记录，效率低下。
目前，现有技术中也提供了一些辅助计量员进行压力表测试的测试装置，以中国专利z12017208600722为例，其公开了压力校准装置：包括压力校准单元以及与压力校准单元电连接的主控单元，压力校准单元外接被校压力仪表，所述压力校准装置还集成有通信模块，所述通信模块电连接至主控单元，并通过网络接入远程数据库；其中，所述压力校准单元包括通过气体管路连通的压力发生单元、压力控制模块、压力测量模块和压力接口模块，压力测量模块和压力控制模块分别电连接到主控单元；压力接口模块外接被校压力仪表，压力测量模块提供压力标准数据，压力发生单元产生的高压气体通过气体管路进入压力控制模块，并经由压力接口模块到达被校压力仪表；具体的，压力发生单元通过一气泵产生气体压力。然而，上述校准方案中需要设置包括标准表的压力测量模块来提供压力标准数据，测试的精准性高度依赖标准表(或称参考压力表)的精度，一旦标准表的精度有缺陷，就会导致被校压力仪表不准确；同时，测试时还需要更换不同量程的标准表来对相应量程的被检压力表进行校准，降低了测试效率。
综上所述，如何提供一种不依赖参考压力表精度、检测效率高且压力测试范围广、能够灵活选择减压或升压测试的压力表自动化测试系统是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种多功能的压力表自动化测试系统、方法及装置。本发明提供的自动化测试系统，通过滑块拉动第一活塞或推动第二活塞来灵活进行减压测试或升压测试，将压力参数转化为易于高精确测量的位移、温度等物理参数，通过理想气体公式间接计算施加在受测压力表的理论压力作为参考压力，通过参考压力与受测压力表的测量压力进行比对获得测量误差。本发明无需设置参考压力表，检测效率高，产生的参考压力精度与测试范围无关，调节灵活，适用性广。
为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种多功能的压力表自动化测试系统，包括旋转机构、数据采集机构和数据处理机构；
所述旋转机构上设置有受试设备安装部、直线导轨、滑块、第一活塞和第二活塞；所述受试设备安装部用于将受测压力表固定安装在旋转机构上；所述直线导轨固定安装在旋转机构上且沿旋转机构的半径方向设置，所述滑块活动安装在直线导轨上能够在直线导轨上沿旋转机构的半径方向运动；所述第一活塞包括第一活塞腔和第一活塞杆，所述第一活塞腔固定安装在旋转机构上且位于受试设备安装部和滑块之间，所述第一活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第一气压通道，所述第一活塞杆通过第一连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第一活塞杆运动，第一活塞腔内的气体压强改变并通过前述第一气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第二活塞包括第二活塞腔和第二活塞杆，第二活塞腔固定安装在旋转机构上，滑块位于受试设备安装部和第二活塞腔之间，所述第二活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第二气压通道，所述第二活塞杆通过第二连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第二活塞杆运动，活塞腔内的气体压强改变并通过前述第二气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；
所述数据采集机构包括大气压力传感器、电子测温结构和电子测距结构，所述大气压力传感器用于检测大气压力信息，所述电子测温结构对应前述各活塞设置用于检测各活塞腔内的温度信息，所述电子测距结构对应前述各活塞或滑块设置用于检测各活塞内气体的长度信息；
所述数据处理机构能够根据获取的减压测试指令或升压测试指令分别触发第一活塞或第二活塞工作，同时控制未工作活塞对应的连接件解除活塞杆与滑块的刚性连接后将未工作活塞移出滑块的移动范围；以及，在测试时接收工作活塞对应的数据采集机构检测的信息，并根据检测的信息获得测试开始时的初始大气压力P0、工作活塞内初始温度T0和工作活塞内气体初始长度L0，以及获得测试过程中的工作活塞温度改变量Δt和工作活塞内气体长度改变量ΔL，通过如下公式计算获得理论压力值ΔP，
Figure BDA0002928622560000031
以及接收前述受测压力表的测量信息，将前述理论压力值ΔP与测量压力值Pe进行比对，获得受测压力表的测量误差。
进一步，所述导管为软管，对应活塞的活塞腔设置有气体输出口，软管的一端通过气嘴连接所述气体输出口；软管的另一端对应受试设备安装部设置，用于在测试时连接受测压力表的气体输入口。
进一步，所述电子测距结构包括与数据处理机构通信连接的距离传感器，所述距离传感器对应各活塞杆设置以采集活塞杆的位置改变量，将活塞杆的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL；或者，所述距离传感器安装在直线导轨端部对应着所述滑块设置，通过该距离传感器采集旋转机构旋转时滑块的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL。
进一步，所述电子测距结构包括摄像头、图像处理器和无线通讯结构；所述摄像头对应活塞或滑块设置，用于拍摄各活塞或滑块的图像数据并发送给图像处理器；所述图像处理器，用于对接收的各活塞或滑块的图像数据进行图像识别以获取活塞杆或滑块的位置改变信息；通过无线通讯结构将活塞杆的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL，或者将滑块的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL。
进一步，所述电子测温结构包括对应前述各活塞腔设置的温度传感器，通过所述温度传感器采集活塞腔内的温度信息并发送给数据处理机构，采集的温度信息包括测试开始时活塞内初始温度信息和测试过程中活塞内温度的变化信息。
进一步，对应所述旋转机构设置转速测量单元和转速控制单元，所述数据采集机构包括测试信息采集单元以采集用户的设置的多个测试转速信息，所述转速控制单元能够根据前述测试转速信息在一个转速测试完成后自动调整旋转机构的转速至下一个测试转速，直至满足预设的校准点数和/或行程要求；
所述转速测量单元用于测量旋转机构的转速并在转速固定时发出比对指令，根据所述比对指令，触发数据处理机构获得理论压力值ΔP后与测量压力值Pe进行比对。
本发明还提供了一种根据前述系统的测试方法，包括步骤：
通过受试设备安装部将受测压力表固定安装在旋转机构上；
获取测试指令，判定为减压测试指令时触发第一活塞工作，判定为升压测试指令时触发第二活塞工作，同时控制未工作活塞对应的连接件解除活塞杆与滑块的刚性连接后将未工作活塞移出滑块的移动范围；
获取测试转速信息，根据测试转速信息控制旋转机构旋转，当旋转机构达到测试转速且转速恒定时，通过受测压力表获得测量压力值Pe，同时通过电子测温结构和电子测距结构获得测试过程中的工作活塞的活塞温度改变量Δt和活塞内气体长度改变量ΔL；
根据前述活塞温度改变量Δt和活塞内气体长度改变量ΔL，结合测试开始时的初始大气压力P0、工作活塞内初始温度T0和工作活塞内气体初始长度L0通过如下公式计算获得理论压力值ΔP，
Figure BDA0002928622560000041
将理论压力值ΔP与前述测量压力值Pe进行比对，获得受测压力表在前述测试转速的测量误差。
进一步，对应所述旋转机构设置转速测量单元和转速控制单元，所述数据采集机构包括测试信息采集单元以采集用户的设置的多个测试转速信息，所述转速控制单元能够根据前述测试转速信息在一个转速测试完成后自动调整旋转机构的转速至下一个测试转速，直至满足预设的校准点数和/或行程要求；
所述转速测量单元用于测量旋转机构的转速并在转速固定时发出比对指令，根据所述比对指令，触发数据处理机构获得理论压力值ΔP后与测量压力值Pe进行比对。
本发明还提供了一种用于压力表测试的智能施压装置，包括旋转机构，所述旋转机构上设置有受试设备安装部、直线导轨、滑块、第一活塞和第二活塞；
所述受试设备安装部用于将受测压力表固定安装在旋转机构上；
所述直线导轨固定安装在旋转机构上且沿旋转机构的半径方向设置，所述滑块活动安装在直线导轨上能够在直线导轨上沿旋转机构的半径方向运动；
所述第一活塞包括第一活塞腔和第一活塞杆，所述第一活塞腔固定安装在旋转机构上且位于受试设备安装部和滑块之间，所述第一活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第一气压通道，所述第一活塞杆通过第一连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第一活塞杆运动，第一活塞腔内的气体压强改变并通过前述第一气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第一连接件能够解除第一活塞杆与滑块的刚性连接；
所述第二活塞包括第二活塞腔和第二活塞杆，第二活塞腔固定安装在旋转机构上，滑块位于受试设备安装部和第二活塞腔之间，所述第二活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第二气压通道，所述第二活塞杆通过第二连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第二活塞杆运动，活塞腔内的气体压强改变并通过前述第二气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第二连接件能够解除第二活塞杆与滑块的刚性连接。
进一步，通过调整旋转机构的转速来调整滑块在直线导轨上的运动距离，从而调整作用在受测压力表上的气压。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：所述压力表的自动化测试系统，可以通过滑块拉动第一活塞或推动第二活塞来灵活进行减压测试或升压测试，将压力参数转化为易于高精确测量的位移、温度等物理参数，通过理想气体公式间接计算施加在受测压力表的理论压力作为参考压力，通过参考压力与受测压力表的测量压力进行比对获得测量误差。本发明无需设置参考压力表，检测效率高，产生的参考压力精度与测试范围无关，调节灵活，适用性广。
附图说明
图1为本发明实施例提供的多功能的压力表自动化测试系统的结构示例图。
图2为本发明实施例提供的通过第一活塞进行减压测试时旋转机构的工作示意图。
图3为本发明实施例提供的初始时第一活塞处于未拉伸状态的结构示意图。
图4为本发明实施例提供的旋转时第一活塞处于拉伸状态的结构示意图。
图5为本发明实施例提供的通过第二活塞进行升压测试时旋转机构的工作示意图。
图6为本发明实施例提供的初始时第二活塞处于未拉伸状态的结构示意图。
图7为本发明实施例提供的旋转时第二活塞处于拉伸状态的结构示意图。
图8为本发明实施例提供的系统的信息采集和传输示意图。
图9为本发明实施例提供的进行转速控制和转速测量的信息处理示意图。
附图标记说明：
系统10；
旋转机构100，旋转中心101，受试设备安装部110，直线导轨120，滑块130，第一活塞140a，第一活塞腔141a，第一活塞杆142a，第一活塞内气体143a，第二活塞140b，第二活塞腔141b，第二活塞杆142b，第二活塞内气体143b，导管150，第一导管150a，第二导管150b，第一连接件160a，第二连接件160b；
数据采集机构200，大气压力传感器210，电子测温结构220，电子测距结构230；
数据处理机构300；
受测压力表20。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的多功能的压力表自动化测试系统、方法及装置作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
实施例
参见图1所示，为本发明提供的一种多功能的压力表自动化测试系统。
所述系统10包括旋转机构100、数据采集机构200和数据处理机构300。
所述旋转机构100能够在旋转驱动装置——比如电机——的驱动下绕旋转中心101进行旋转。所述旋转机构100上设置有受试设备安装部110、直线导轨120、滑块130、第一活塞140a和第二活塞140b，图1中示例了旋转机构100的俯视图。
所述受试设备安装部110用于将受测压力表20固定安装在旋转机构100上。受测压力表20作为受试设备是被测试的对象。所述受测压力表20在旋转机构100上的固定连接方式，包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、夹持连接或多种连接方式的组合，只要能够将受测压力表20固定在旋转机构100上的连接方式都可以应用于所述受试设备安装部110。
所述直线导轨120固定安装在旋转机构上且沿旋转机构的半径方向设置，所述滑块130活动安装在直线导轨120上。直线导轨120用于限制滑块130的移动范围使其沿半径方向做直线运动。旋转机构100旋转时，滑块130在离心力作用下可以在直线导轨120上沿旋转机构的半径方向向外运动。旋转机构100停止旋转时，滑块不再受到离心力，滑块130可以在直线导轨120上沿旋转机构的半径方向向内运动回复到初始位置。
具体设置时，所述滑块130可以采用重物块，滑块与直线导轨的活动安装方式，可以是基于匹配的凹槽或凸起结构。作为举例而非限制，比如直线导轨的上表面设置有倒T型槽(槽的截面呈倒T型)，滑块130的底部设置有与前述凹槽匹配的T型凸起，如此，使得滑块能够在直线导轨上做直线运动并避免滑块与导轨脱离。
对应滑块设置有两个活塞，分别为第一活塞140a和第二活塞140b。第一活塞140a位于滑块130的内侧，第二活塞140b位于滑块130的外侧。根据测试需要，可以控制第一活塞140a和第二活塞140b中的一个进入工作状态，另一个则处于非工作状态。所述第一活塞140a和第二活塞140b分别通过独立的导管150与受测压力表连接形成气压通道，滑块在直线导轨上运动时带动对应活塞的活塞杆运动，活塞腔内的气体压强改变并通过前述气压通道作用在受测压力表上。
具体的，在接收到减压测试指令时，第一活塞工作，第一活塞位于受试设备安装部和滑块之间，此时，第二活塞被移出滑块的移动范围，参见图2所示。而在接收到升压测试指令时，第二活塞工作，滑块位于受试设备安装部和第二活塞之间，此时，第一活塞被移出滑块的移动范围，参见图5所示。
将第二活塞或第一活塞移出滑块的移动范围的方式，可以横移运动方式(在水平方向运动)，也可以是升降运动方式(在竖直方向上运动)；可以是由用户手动移出，也可以是由电动驱动装置自动移出。优选的，采用电动驱动装置控制第二活塞或第一活塞进行升降以移出滑块的移动范围。
作为典型方式的举例而非限制，比如对应所述第二活塞设置收纳凹槽，第二活塞底部通过电动升降杆(比如千斤顶装置)安装在凹槽中，通过电动升降杆可以控制第二活塞从凹槽中伸出或缩回。在系统接收到减压测试指令时，启动电动升降杆，控制电动升降杆向下运动，第二活塞在升降杆的驱动下向下缩回进入凹槽中，从而移出滑块的移动范围。
下面结合图3和图4详细描述本实施例的减压测试过程。
参见图3所示，所述第一活塞140a包括第一活塞腔141a(或称气缸或缸筒)和第一活塞杆142a。所述第一活塞腔141a固定安装在旋转机构上且位于受试设备安装部和滑块之间。所述第一活塞腔141a通过第一导管150a与受测压力表连接形成第一气压通道，所述第一活塞杆142a通过第一连接件160a刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第一活塞杆运动，第一活塞腔内的气体压强改变并通过前述第一气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe。
具体实施时，所述第一活塞腔为具有腔体的壳体结构，腔体中为第一活塞内气体143a，第一活塞腔的截面积为恒定值，即截面积处处相同。第一活塞杆的一端可以具有扩大头部，第一活塞杆的扩大头部与第一活塞腔的内壁密封接触且能够在第一活塞腔内做往复运动。优选的，第一活塞杆的扩大头部设置有多道活塞密封圈以提高第一活塞杆扩大头部与第一活塞腔接触的严密性。第一活塞杆的另一端则刚性连接至滑块130上，使得滑块130向外运动时能够拉动第一活塞杆一起运动，从而改变第一活塞腔内的气体压强(压强减小)，然后通过前述气压通道对受测压力表20产生负压强，受测压力表进行压力测量，获得测量压力值Pe。
所述第一导管150a优选为软管，对应第一活塞的第一活塞腔设置有气体输出口，第一软管的一端可以通过一气嘴连接在所述气体输出口上；第一软管的另一端则对应受试设备安装部设置，可以在测试时连接受测压力表的气体输入口。
接收到减压测试指令后，旋转机构开始旋转，滑块由于受到离心力作用，在直线导轨的限位下沿半径方向向外运动(图3中箭头所示的运动方向)，同时拉动活塞杆，活塞腔内的气体压强改变，参见图4所示。该气压变化通过前述气压通道作用到受测压力表，对受测压力表产生压强，该压强与活塞的位移(或滑块的位移)以及当前温度信息、气压信息等参数有关。
根据理想气体状态方程，有：
PV＝nRT
其中P为气体压强，V为气体体积，n为气体的摩尔数，R为气体的普适气体常数，T为气体温度。
活塞中活塞腔的截面积处处相同，因此活塞内的空气体积可以用如下公式来计算：
V＝LS
其中L为活塞内气体长度，S为活塞的截面积。在这种情况下，理想气体状态方程转化为：
Figure BDA0002928622560000091
由于活塞内的空气质量基本无变化，也就是摩尔数基本无变化，因此可以认为上述公式中的参数n、R和S都为常数，据此令：
Figure BDA0002928622560000101
可以得到如下公式：
PL＝KT
假定初始状态下(测试开始前)，初始大气压力为P0，活塞内初始温度为T0，活塞内气体初始长度为L0，带入上述公式后得到公式：
P0L0＝KT0
测试开始后，控制旋转机构旋转，当旋转机构达到预设的恒定转速时，由于滑块(重物块)受到离心力作用拉动活塞，改变了活塞内的气体体积(体积增大)，此时存在以下关系式：
(P0+ΔP)(L0+ΔL)＝K(T0+Δt)
其中，ΔP为活塞内气体压强的改变量；ΔL为活塞内气体长度改变量，体现为活塞位置改变量或滑块位置改变量；Δt为活塞内温度改变量。
活塞内气体压强的改变量ΔP即为作用到受测压力表上的压力值(压强)，ΔP的计算公式如下：
Figure BDA0002928622560000102
也就是说，获得测试过程中的活塞内温度改变量Δt和活塞内气体长度改变量ΔL后，就可以结合测试开始时的初始大气压力P0、活塞内初始温度T0和活塞内气体初始长度L0等参数，通过上述公式计算得到受测压力表的理论压力值ΔP。
据此，本实施例提供的系统还包括数据采集机构200和数据处理机构300。
所述数据采集机构200，包括大气压力传感器210、电子测温结构220和电子测距结构230。所述大气压力传感器210用于检测大气压力信息。所述电子测温结构220对应前述各活塞(包括第一活塞和第二活塞)设置用于检测各活塞腔(包括第一活塞腔和第二活塞腔)内的温度信息。所述电子测距结构230对应前述各活塞或滑块设置用于检测活塞内气体的长度信息。在减压测试时，第一活塞工作，即检测第一活塞的相关信息。
所述数据处理机构300，能够根据获取的减压测试指令触发第一活塞工作，同时控制未工作活塞——即第二活塞——对应的连接件解除活塞杆与滑块的刚性连接后将未工作活塞移出滑块的移动范围；以及在测试时接收第一活塞对应的数据采集机构检测的信息，并根据检测的信息获得测试开始时的初始大气压力P0、工作活塞内初始温度T0和工作活塞内气体初始长度L0，以及获得测试过程中的工作活塞温度改变量Δt和工作活塞内气体长度改变量ΔL，通过如下公式计算获得理论压力值ΔP：
Figure BDA0002928622560000111
所述数据处理机构300还可以接收前述受测压力表的测量信息，将前述理论压力值ΔP与测量压力值P。进行比对，从而获得受测压力表的测量误差。
下面结合图6和图7详细描述本实施例的升压测试过程。升压测试过程与减压测试过程类似，区别在于此时工作的活塞为第二活塞，第一活塞被移出滑块的移动范围。
参见图6所示，所述第二活塞140b包括第二活塞腔141b和第二活塞杆142b。所述第二活塞腔141b固定安装在旋转机构上，滑块位于受试设备安装部和第二活塞腔141b之间。所述第二活塞腔141b通过第二导管150b与受测压力表连接形成第二气压通道，所述第二活塞杆142b通过第二连接件160b刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第二活塞杆运动，第二活塞腔内的气体压强改变并通过前述第二气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值P。。
与第一活塞的结构相同，第二活塞腔也为具有腔体的壳体结构，腔体中为第二活塞内气体143b，第二活塞腔的截面积为恒定值。第二活塞杆的一端具有扩大头部，第二活塞杆的扩大头部与第二活塞腔的内壁密封接触且能够在第二活塞腔内做往复运动。优选的，第二活塞杆的扩大头部设置有多道活塞密封圈以提高第二活塞杆扩大头部与第二活塞腔接触的严密性。第二活塞杆的另一端则刚性连接至滑块130上，使得滑块130向外运动时能够推动第二活塞杆一起运动，从而改变第二活塞腔内的气体压强(压强增大)，然后通过前述气压通道对受测压力表20产生正压强，受测压力表进行压力测量，获得测量压力值Pe。
所述第二导管150b优选为软管，对应第二活塞的第二活塞腔设置有气体输出口，第二软管的一端可以通过一气嘴连接在所述气体输出口上；第二软管的另一端则对应受试设备安装部设置，可以在测试时连接受测压力表的气体输入口。
接收到升压测试指令后，旋转机构开始旋转，滑块由于受到离心力作用，在直线导轨的限位下沿半径方向向外运动(图6中箭头所示的运动方向)，同时推动活塞杆，活塞腔内的气体压强改变，参见图7所示。该气压变化通过前述气压通道作用到受测压力表，对受测压力表产生压强，该压强与活塞的位移(或滑块的位移)以及当前温度信息、气压信息等参数有关。
在升压测试时，第二活塞工作，即数据采集机构的各检测结构检测第二活塞的相关信息。
所述数据处理机构300，能够根据获取的升压测试指令触发第二活塞工作，同时控制未工作活塞——即第一活塞——对应的连接件解除活塞杆与滑块的刚性连接后将未工作活塞移出滑块的移动范围；以及，在测试时接收第二活塞对应的数据采集机构检测的信息，并根据检测的信息获得测试开始时的初始大气压力P0、工作活塞内初始温度T0和工作活塞内气体初始长度L0，以及获得测试过程中的工作活塞温度改变量Δt和工作活塞内气体长度改变量ΔL，通过如下公式计算获得理论压力值ΔP；以及，接收前述受测压力表的测量信息，将前述理论压力值ΔP与测量压力值Pe进行比对，从而获得受测压力表的测量误差。本实施例中，所述数据处理机构可以与旋转机构集成设置，也可以独立设置在上位机上。
当采用上位机设置数据处理机构时，优选的，受测压力表和数据采集机构通过无线数据传输方式将检测的数据传输至上位机上，上位机上的数据处理机构接收数据后，进行数据存储和数据处理，参见图8所示。优选的，在旋转机构上集成无线传输设备，以将检测的位移信息、活塞内气体温度信息、旋转机构转速信息等检测数据发送至数据处理机构上。
在一个实施方式中，所述电子测距结构可以包括与数据处理机构通信连接的距离传感器。
具体实施时，所述距离传感器可以对应各活塞杆设置以采集活塞杆的位置改变量，将活塞杆的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL。
或者，所述距离传感器也可以安装在直线导轨端部对应着所述滑块设置，通过该距离传感器采集旋转机构旋转时滑块的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL。
本实施例中，直线导轨的两端均设置有距离传感器(参见图1所示)：直线导轨的外侧端设置的距离传感器用于在减压测试中采集滑块的位置改变量(该距离传感器对应滑块外侧设置)，参见图3所示；直线导轨的内侧端设置的距离传感器用于在升压测试中采集滑块的位置改变量(该距离传感器对应滑块内侧设置)，参见图6所示。
在另一个实施方式中，电子测距结构还可以采用图像识别装置。具体的，所述电子测距结构包括摄像头、图像处理器和无线通讯结构；所述摄像头对应活塞或滑块设置，用于拍摄各活塞或滑块的图像数据并发送给图像处理器；所述图像处理器，用于对接收的各活塞或滑块的图像数据进行图像识别以获取活塞杆或滑块的位置改变信息；通过无线通讯结构将活塞杆的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL，或者将滑块的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL。
本实施例中，所述电子测温结构优选的采用温度传感器，可选的，在活塞上集成所述温度传感器。
具体的，所述电子测温结构可以包括对应前述各活塞腔设置的温度传感器，通过所述温度传感器采集活塞腔内的温度信息并发送给数据处理机构，采集的温度信息可以包括测试开始时活塞内初始温度信息和测试过程中活塞内温度的变化信息。
参见图9所示，优选的，对应所述旋转机构还设置有转速测量单元和转速控制单元。具体设置时，所述转速测量单元可以集成到旋转机构中设置，所述转速控制单元可以集成到数据处理机构中设置。
所述数据采集机构包括测试信息采集单元以采集用户的设置的多个测试转速信息。作为典型方式的举例而非限制，比如在上位机中设置用户接口作为测试信息采集单元供用户直接输入需要的多个测试转速信息，或者前述用户接口读取预设存储路径下的设置测试转速信息的文件，或者前述用户接口接收用户导入的测试转速设置文件。
在测试时，所述转速控制单元能够根据前述测试转速信息在一个转速测试完成后自动调整旋转机构的转速至下一个测试转速，直至满足预设的校准点数和/或行程要求。
所述转速测量单元用于测量旋转机构的转速并在转速固定时发出比对指令。根据所述比对指令，测试系统能够触发数据处理机构进行数据处理，在获得理论压力值ΔP后，将理论压力值ΔP与测量压力值Pe进行比对，从而获得受测压力表的测量误差。
通过转速控制单元与转速测量单元的配合，所述测试系统就可以自动完成受测压力表在多个测试转速下的误差测量，直至满足预设的校准点数及行程要求。
本发明提供的上述技术方案，通过滑块拉动第一活塞或推动第二活塞来灵活进行减压测试或升压测试，将压力转化为易于高精确测量的位移、温度等物理量，间接计算施加于受测压力表的参考压力，并能够方便地通过控制旋转机构的转速来精准控制受测压力表所受到的压力值，解决了现有技术存在的校准高度依赖参考压力表精度、检测效率低、校准点数量少的问题，还具有压力测试范围广、产生的参考压力精度与测试范围无关、自动化程度高的优点。
上述技术方案中，受测压力表是被测算的主体，电子测距设备——比如距离传感器用于测量活塞或滑块沿半径的位移，活塞用于将滑块的位移转化为施加于受测压力表的参考压强，导轨用于限制滑动的移动范围，导管用于连接受测压力表与活塞形成气压通道，电子测温结构——比如温度传感器用于检测温度信息，大气压力传感器用于测量大气压力。数据采集结构用于收集各传感器的检测数据，并通过无线数据传输方式将检测数据发送到数据处理机构进行数据处理。所述数据处理机构被配置为：根据预设的理论压力计算模型计算理论压力值，并和受测压力表检测的测量压力值进行比对。进一步，所述数据处理机构还可以被配置为：获取存储的检测数据和计算比对数据，进行误差分析及校准。
利用上述压力表的自动化测试系统进行测试的典型步骤可以如下：
S100，通过受试设备安装部将受测压力表固定安装在旋转机构上。
S200，获取测试指令，判定为减压测试指令时触发第一活塞工作，判定为升压测试指令时触发第二活塞工作，同时控制未工作活塞对应的连接件解除活塞杆与滑块的刚性连接后将未工作活塞移出滑块的移动范围。
S300，获取测试转速信息，根据测试转速信息控制旋转机构旋转，当旋转机构达到测试转速且转速恒定时，通过受测压力表获得测量压力值Pe，同时通过电子测温结构和电子测距结构获得测试过程中的工作活塞的活塞温度改变量Δt和活塞内气体长度改变量ΔL。
S400，根据前述活塞温度改变量Δt和活塞内气体长度改变量ΔL，结合测试开始时的初始大气压力P0、工作活塞内初始温度T0和工作活塞内气体初始长度L0通过如下公式计算获得理论压力值ΔP，
Figure BDA0002928622560000151
S500，将理论压力值ΔP与前述测量压力值Pe进行比对，获得受测压力表在前述测试转速的测量误差。
下面以减压测试校准一个量程为-10KPa-0Pa的压强计为例，详细描述本实施例。
步骤1，将压强计的气体压强测量输入口通过软管连接至活塞的输出口的气嘴上，并将压强计放置在旋转机构的受试设备安装部上进行固定。通过导线将压强计的测量输出连接至无线数据传输设备上。
用户按压减压测试操作控件，发出减压测试指令，第一活塞工作，控制第二活塞对应的第二连接件解除第二活塞杆与滑块的刚性连接后将第二活塞收纳到凹槽中，使得第二活塞移出滑块的移动范围。
步骤2，在校准开始前，通过气压传感器读得初始大气压力P0＝101325Pa，通过温度计读得当前活塞内温度T0＝280K，通过测距结构获得活塞初始长度L0＝15cm(即活塞处于未拉伸状态时的活塞内气体长度)。
步骤3，启动旋转机构。
步骤4，逐渐增加旋转机构的转速至某一恒定转速(根据预设的测试转速控制)，获得活塞长度改变量ΔL＝0.5mm(长度增加)，活塞内温度变为T＝279K，这些数据经由测距结构和温度计测得后，通过无线数据传输设备传输至数据处理机构。压强计的测量值也通过无线数据传输设备传输至数据处理机构。
数据处理机构基于预设的理论压力计算模型，将ΔL＝0.5mm、Δt＝279K-280K＝-1K代入之前的压强计算公式，得到的理论的压强变化量如下：
Figure BDA0002928622560000152
数据处理机构的数据存储单元记录该数值，并通过比对单元比对该数值与接收的压强计测量值，获得测量误差。
步骤5，根据测试转速信息，调整旋转机构的转速，重复步骤4，直至满足所需的校准点数及行程要求。
本发明的另一实施例，还提供了一种用于压力表测试的智能施压装置。
所述智能施压装置包括旋转机构，所述旋转机构上设置有受试设备安装部、直线导轨、滑块、第一活塞和第二活塞。
所述受试设备安装部用于将受测压力表固定安装在旋转机构上。
所述直线导轨固定安装在旋转机构上且沿旋转机构的半径方向设置，所述滑块活动安装在直线导轨上能够在直线导轨上沿旋转机构的半径方向运动。
所述第一活塞包括第一活塞腔和第一活塞杆，所述第一活塞腔固定安装在旋转机构上且位于受试设备安装部和滑块之间，所述第一活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第一气压通道，所述第一活塞杆通过第一连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第一活塞杆运动，第一活塞腔内的气体压强改变并通过前述第一气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第一连接件能够解除第一活塞杆与滑块的刚性连接。
所述第二活塞包括第二活塞腔和第二活塞杆，第二活塞腔固定安装在旋转机构上，滑块位于受试设备安装部和第二活塞腔之间，所述第二活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第二气压通道，所述第二活塞杆通过第二连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第二活塞杆运动，活塞腔内的气体压强改变并通过前述第二气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第二连接件能够解除第二活塞杆与滑块的刚性连接。
本实施例中，智能施压装置可以通过调整旋转机构的转速来调整滑块在直线导轨上的运动距离，从而调整作用在受测压力表上的气压。
具体的，智能施压装置可以包括转速测量单元和转速控制单元。所述转速测量单元用于测量旋转机构的转速。所述转速控制单元能够根据预设的测试转速信息在一个转速测试完成后自动调整旋转机构的转速至下一个测试转速，直至满足预设的校准点数和/或行程要求。
其它技术特征参考在前实施例，在此不再赘述。
在上面的描述中，本发明的公开内容并不旨在将其自身限于这些方面。而是，在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能的压力表自动化测试系统，其特征在于：包括旋转机构、数据采集机构和数据处理机构；
所述旋转机构上设置有受试设备安装部、直线导轨、滑块、第一活塞和第二活塞；所述受试设备安装部用于将受测压力表固定安装在旋转机构上；所述直线导轨固定安装在旋转机构上且沿旋转机构的半径方向设置，所述滑块活动安装在直线导轨上能够在直线导轨上沿旋转机构的半径方向运动；所述第一活塞包括第一活塞腔和第一活塞杆，所述第一活塞腔固定安装在旋转机构上且位于受试设备安装部和滑块之间，所述第一活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第一气压通道，所述第一活塞杆通过第一连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第一活塞杆运动，第一活塞腔内的气体压强改变并通过前述第一气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第二活塞包括第二活塞腔和第二活塞杆，第二活塞腔固定安装在旋转机构上，滑块位于受试设备安装部和第二活塞腔之间，所述第二活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第二气压通道，所述第二活塞杆通过第二连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第二活塞杆运动，活塞腔内的气体压强改变并通过前述第二气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；
所述数据采集机构包括大气压力传感器、电子测温结构和电子测距结构，所述大气压力传感器用于检测大气压力信息，所述电子测温结构对应前述各活塞设置用于检测各活塞腔内的温度信息，所述电子测距结构对应前述各活塞或滑块设置用于检测各活塞内气体的长度信息；
所述数据处理机构能够根据获取的减压测试指令或升压测试指令分别触发第一活塞或第二活塞工作，同时控制未工作活塞对应的连接件解除活塞杆与滑块的刚性连接后将未工作活塞移出滑块的移动范围；以及，在测试时接收工作活塞对应的数据采集机构检测的信息，并根据检测的信息获得测试开始时的初始大气压力P0、工作活塞内初始温度T0和工作活塞内气体初始长度L0，以及获得测试过程中的工作活塞温度改变量Δt和工作活塞内气体长度改变量ΔL，通过如下公式计算获得理论压力值ΔP，
Figure FDA0002928622550000021
以及接收前述受测压力表的测量信息，将前述理论压力值ΔP与测量压力值Pe进行比对，获得受测压力表的测量误差。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述导管为软管，对应活塞的活塞腔设置有气体输出口，软管的一端通过气嘴连接所述气体输出口；软管的另一端对应受试设备安装部设置，用于在测试时连接受测压力表的气体输入口。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述电子测距结构包括与数据处理机构通信连接的距离传感器，所述距离传感器对应各活塞杆设置以采集活塞杆的位置改变量，将活塞杆的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL；或者，所述距离传感器安装在直线导轨端部对应着所述滑块设置，通过该距离传感器采集旋转机构旋转时滑块的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述电子测距结构包括摄像头、图像处理器和无线通讯结构；所述摄像头对应活塞或滑块设置，用于拍摄各活塞或滑块的图像数据并发送给图像处理器；所述图像处理器，用于对接收的各活塞或滑块的图像数据进行图像识别以获取活塞杆或滑块的位置改变信息；通过无线通讯结构将活塞杆的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL，或者将滑块的位置改变量发送给数据处理机构作为活塞内气体长度改变量ΔL。
5.根据权利要求1或2所述的自动化测试系统，其特征在于：所述电子测温结构包括对应前述各活塞腔设置的温度传感器，通过所述温度传感器采集活塞腔内的温度信息并发送给数据处理机构，采集的温度信息包括测试开始时活塞内初始温度信息和测试过程中活塞内温度的变化信息。
6.根据权利要求1或2所述的自动化测试系统，其特征在于：对应所述旋转机构设置转速测量单元和转速控制单元，所述数据采集机构包括测试信息采集单元以采集用户的设置的多个测试转速信息，所述转速控制单元能够根据前述测试转速信息在一个转速测试完成后自动调整旋转机构的转速至下一个测试转速，直至满足预设的校准点数和/或行程要求；
所述转速测量单元用于测量旋转机构的转速并在转速固定时发出比对指令，根据所述比对指令，触发数据处理机构获得理论压力值ΔP后与测量压力值Pe进行比对。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述系统的测试方法，其特征在于包括步骤：
通过受试设备安装部将受测压力表固定安装在旋转机构上；
获取测试指令，判定为减压测试指令时触发第一活塞工作，判定为升压测试指令时触发第二活塞工作，同时控制未工作活塞对应的连接件解除活塞杆与滑块的刚性连接后将未工作活塞移出滑块的移动范围；
获取测试转速信息，根据测试转速信息控制旋转机构旋转，当旋转机构达到测试转速且转速恒定时，通过受测压力表获得测量压力值Pe，同时通过电子测温结构和电子测距结构获得测试过程中的工作活塞的活塞温度改变量Δt和活塞内气体长度改变量ΔL；
根据前述活塞温度改变量Δt和活塞内气体长度改变量ΔL，结合测试开始时的初始大气压力P0、工作活塞内初始温度T0和工作活塞内气体初始长度L0通过如下公式计算获得理论压力值ΔP，
Figure FDA0002928622550000031
将理论压力值ΔP与前述测量压力值Pe进行比对，获得受测压力表在前述测试转速的测量误差。
8.根据权利要求7所述的自动化测试方法，其特征在于：对应所述旋转机构设置转速测量单元和转速控制单元，所述数据采集机构包括测试信息采集单元以采集用户的设置的多个测试转速信息，所述转速控制单元能够根据前述测试转速信息在一个转速测试完成后自动调整旋转机构的转速至下一个测试转速，直至满足预设的校准点数和/或行程要求；
所述转速测量单元用于测量旋转机构的转速并在转速固定时发出比对指令，根据所述比对指令，触发数据处理机构获得理论压力值ΔP后与测量压力值Pe进行比对。
9.一种用于压力表测试的智能施压装置，其特征在于：包括旋转机构，所述旋转机构上设置有受试设备安装部、直线导轨、滑块、第一活塞和第二活塞；
所述受试设备安装部用于将受测压力表固定安装在旋转机构上；
所述直线导轨固定安装在旋转机构上且沿旋转机构的半径方向设置，所述滑块活动安装在直线导轨上能够在直线导轨上沿旋转机构的半径方向运动；
所述第一活塞包括第一活塞腔和第一活塞杆，所述第一活塞腔固定安装在旋转机构上且位于受试设备安装部和滑块之间，所述第一活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第一气压通道，所述第一活塞杆通过第一连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第一活塞杆运动，第一活塞腔内的气体压强改变并通过前述第一气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第一连接件能够解除第一活塞杆与滑块的刚性连接；
所述第二活塞包括第二活塞腔和第二活塞杆，第二活塞腔固定安装在旋转机构上，滑块位于受试设备安装部和第二活塞腔之间，所述第二活塞腔通过导管与受测压力表连接形成第二气压通道，所述第二活塞杆通过第二连接件刚性连接至滑块上，滑块在直线导轨上运动时带动所述第二活塞杆运动，活塞腔内的气体压强改变并通过前述第二气压通道作用在受测压力表上，通过受测压力表获得测量压力值Pe；所述第二连接件能够解除第二活塞杆与滑块的刚性连接。
10.一种根据权利要求9所述的智能施压装置，其特征在于：通过调整旋转机构的转速来调整滑块在直线导轨上的运动距离，从而调整作用在受测压力表上的气压。
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