CN114705360A - 一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置 - Google Patents

一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，包括：标准压力源，其输出端连接风洞中的压力传感器；网络交换机，其分别连接有数据采集仪、串口服务器、上位机；所述数据采集仪与压力传感器的模拟信号输出端连接；所述串口服务器与压力传感器的数字信号输出端连接；本发明充分覆盖风洞中所有压力传感器的检测区间，方便移动，集成度高，能够快速的接入风洞系统，能够在不影响原有数采系统下对风洞众多压力传感器进行快速批量离线检测。

Description

一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置
技术领域
本发明涉及风洞传感器检测领域，具体为一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置。
背景技术
风洞的试验环境中使用了很多的压力传感器，其中包括0.01级mensor绝压传感器和0.05级PPT压差传感器，传感器目前固定在现场专用的传感器机柜里，为了提高传感器性能检测的便捷性和发生故障时排查的及时性，需要对风洞现场全部压力传感器的进行性能检测。
在目前的检测过程中，通常使用的办法是，使用精度0.01级的PACE6000提供现场标准压，作为压力传感器的压力信号输入，然而，这种装置只能检测精度0.05级的压力传感器，无法检测0.01级的压力传感器，这样的检测范围无法覆盖风洞中所有的压力传感器，由于现在风洞中高精度压力传感器的不断增多（0.01级），使用这种装置进行检测显然无法适应需要，同时，由于风洞中的传感器众多，安装位置各异，且量程精度各异，要大批量进行检测的话，整个过程较为繁复，有传感器还不方便压力信号接入，甚至还需要进行拆卸，然后外部送检，整个检测过程效率太低。
综上所述，我们亟须设计一种能够覆盖风洞中所有压力传感器的检测区间，同时移动方便，集成度高，能够快速地接入风洞系统，在不影响原有数采系统下对众多压力传感器进行批量离线检测的装置。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题或缺陷，并提供后面将要说明的优点；
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，包括以下结构：
标准压力源，其输出端连接风洞中的压力传感器；
网络交换机，其分别连接有数据采集仪、串口服务器、上位机；所述数据采集仪与压力传感器的模拟输出端连接；所述串口服务器与压力传感器的数字输出端连接。
优选的是，其中，所述标准压力源包括：型号为FLUKE-PPC4的压力控制器；所述压力控制器内部配置有两个精度等级均为.级的压力控制模块，分别是第一压力控制模块和第二压力控制模块；所述第一压力控制模块的压力输出范围设置为0～2MPa，所述第二压力控制模块的压力输出范围设置为0～350kPa。
优选的是，其中，所述压力控制器的输入端配置有正压输入模块和负压输入模块；所述正压输入模块包括：外置氮气瓶；所述外置氮气瓶输出端连接有减压阀；所述减压阀输出端连接有正压过滤器；所述正压过滤器的输出端接入压力控制器的正压端；所述负压输入模块包括：真空泵；所述真空泵的输出端连接有负压过滤器；所述负压过滤器的输出端接入压力控制器的负压端。
优选的是，其中，所述压力控制器的输出端配置有多路输出气路；多路所述输出气路上分别连接有截止阀；四个所述截止阀的型号为Parker -4A-B6LJ2-SS－不锈钢球阀；四个所述截止阀的输出端分别设置有快接头；四个所述快接头的型号为：直径为6mm规格的快插式气动接头；四个所述快接头的输出端分别通过设置一根高压软管连接到压力传感器的信号输入端；四根所述高压软管具体选用：直径为6mm规格的FESTO-PAN-R6－高压软管。
优选的是，其中，所述数据采集仪的型号为DMM6500数字万用表；所述数据采集仪的多个数据接入端分别与多个压力传感器的模拟信号输出端连接，从而实现模拟信号的采集。
优选的是，其中，所述串口服务器的型号为UOTEK-UT6008；四个所述压力传感器的RS422串口通过对接RS422/RJ45转换头，然后分别连接到串口服务器的第一RJ串口至第四RJ串口上；从而实现数字信号的采集；所述压力控制器的RS432串口通过对接RS232/RJ45转换头后，连接到串口服务器上的第五RJ串口上。
优选的是，其中，所述网络交换机的型号为TP-LINK八口交换机；所述网络交换机作为中间节点，通过三个不同的LAN口分别与数据采集仪、串口服务器、上位机各自的网口进行连接，实现通信互联。
优选的是，其中，还包括超压保护装置；所述超压保护装置的型号为五个SMCAP100-02泄压阀；其中四个所述泄压阀分别安装在截止阀输出端与压力传感器的信号输入端之间；另外所述泄压阀安装在减压阀和正向过滤器之间。
优选的是，其中，还包括程控电源；所述程控电源的型号为RIGOL DP832A可编程直流电源；所述可编程直流电源的输入端与外部电源连接；所述可编程直流电源的输出端连接有航空插座；所述航空插座的多个供电端口分别与多个压力传感器的电源端连接，从而实现批量供电；所述可编程直流电源的控制端与串口服务器的第五RJ串口连接。
优选的是，其中，还包括机柜；所述机柜内部设置有多个隔层；多个所述隔层用于固定放置标准压力源、数据采集仪、串口服务器、网络交换机、上位机；所述机柜侧面固定设置有八位10A-PDU插排；所述机柜下侧设置有用于连接外部电源的总电源口；所述总电源口与八位10A-PDU插排连接，从而形成配电；所述机柜顶部设置有四个分别与四个截止阀输出端连通的出气口；所述机柜顶部还设置有四个分别用于控制截止阀开关的旋钮；所述机柜下侧设置有进气口；所述进气口外端连接外置氮气瓶；所述进气口内端连接减压阀。
本发明至少包括以下有益效果：
对多个压力传感器输入人为可控标准压力源，从而满足不同量程压力传感器的检测需求；压力传感器的输出信号有数字信号和模拟信号两种方式，压力传感器的模拟信号直接传入到数据采集仪中，压力传感器的数字信号直接传入到串口服务器中，由于数据采集仪和串口服务器集成配置有可与网络交换机进行数据交换的通信接口，使得整个数据采集网络搭建更加方便，使得本检测装置能够同时采集多个压力传感器的两种电信号数据，由于风洞系统中拥有相当数量的压力传感器，通过这样一种设计，显著的提高了采集效率和后续的检测效率。
本发明的其他优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的总结构电气原理设计图；
图2为本发明的总结构正式结构图；
图3为本发明的总结构后视结构图；
图4为本发明的总结构俯视结构图；
图5为本发明的总结构侧视结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施；应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个元件或其组合的存在或添加；图1-5示出了本发明提供的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其结构包括：
标准压力源2，其输出端连接风洞中的压力传感器1；
网络交换机5，其分别连接有数据采集仪3、串口服务器4、上位机6；所述数据采集仪3与压力传感器1的模拟输出端连接；所述串口服务器4与压力传感器1的数字输出端连接。
工作原理：将本检测装置运送到风洞中，给风洞中的多个压力传感器1的信号输入端分别连接好我们的标准压力源2，在保证连接稳定无泄漏后，对待测压力传感器1进行通电，然后根据不同的测试需求，人为控制标准压力源2的输出大小，来适配压力传感器1的不同试压量程，此时，压力传感器1将压力信号转化两种电信号，即模拟信号和数字信号，模拟信号可直接被数据采集仪3采集，然后传输到网络交换机5中，直至上传到后方上位机6中进行储存和分析；第二路电信号，即数字信号，将会被串口服务器4进行采集，然后传输到网络交换机5中，直至上传到后方上位机6中进行储存和分析；上位机6得到上传的两路电信号（模拟信号和数字信号）后，根据国家压力传感器鉴定标准（JJG 860 - 2015）进行相应的数据处理和分析，最后得到压力传感器的检测结果。
在这种设计中，对多个压力传感器1输入人为可控标准压力源2，从而满足不同量程压力传感器1的检测需求；压力传感器1的输出信号有数字信号和模拟信号两种方式，压力传感器1的模拟信号直接传入到数据采集仪3中，压力传感器1的数字信号直接传入到串口服务器4中，由于数据采集仪和串口服务器4集成配置有可与网络交换机5进行数据交换的通信接口，使得整个数据采集网络搭建更加方便，使得本检测装置能够同时采集多个压力传感器1的两种电信号数据，由于风洞系统中拥有相当数量的压力传感器，通过这样一种设计，显著的提高了采集效率和后续的检测效率。
在上述技术方案中，所述标准压力源2包括：型号为FLUKE-PPC4的压力控制器21；所述压力控制器21内部配置有两个精度等级均为0.005级的压力控制模块，分别是第一压力控制模块和第二压力控制模块；所述第一压力控制模块的压力输出范围设置为0～2MPa，所述第二压力控制模块的压力输出范围设置为0～350kPa。
工作原理：在这种设计中，布置在风洞中的压力传感器1的型号为，多个精度等级为0.01的mensor绝压传感器，它们具有不同的量程和精度，所以通过配置输出压力精度等级更小（0.005级）的压力控制模块去检测这些mensor绝压传感器，使得检测结果更精确，更加符合要求，同时，配置两个模块的意义在于，通过配置第一压力控制模去测量其中一部分量程较大单精度较小的mensor绝压传感器，通过第二压力模块去测量另外一部分量程较小但精度较大的mensor绝压传感器，通过配置这两个压力控制模块，就可以充分覆盖风洞中所有压力传感器1的检测区间，从而使得本检测装置能够满足风洞中全部压力传感器1的检测校准需求，显著体现了本装置的适用性。
在上述技术方案中，所述压力控制器21的输入端配置有正压输入模块22和负压输入模块23；所述正压输入模块22包括：外置氮气瓶221；所述外置氮气瓶221输出端连接有减压阀222；所述减压阀222输出端连接有正压过滤器223；所述正压过滤器223的输出端接入压力控制器21的正压端；所述负压输入模块23包括：真空泵2；所述真空泵2的输出端连接有负压过滤器232；所述负压过滤器232的输出端接入压力控制器21的负压端。
工作原理：在这种设计中，当检测人员需要对压力传感器1进行正压测量时，由于压力控制器21的输入气源采用外置氮气瓶221供气，更加安全稳定，同时方便更换；然后氮气通过减压阀222减压后，送到正压过滤器223，最后接入到压力控制器21的正压端，从而完成的压力传感器1的正向压力信号的输入；当作业人员需要对压力传感器1进行负压测量时候，压力控制器21的输入负压将采用真空泵2进行供气，然后直接接入到压力控制器21的负压端，从而完成对压力传感器1的负向压力信号的输出。
在上述技术方案中，所述压力控制器21的输出端配置有多路输出气路2；多路所述输出气路2上分别连接有截止阀242；四个所述截止阀242的型号为Parker -4A-B6LJ2-SS型号的不锈钢球阀；四个所述截止阀242的输出端分别设置有快接头243；四个所述快接头243的型号为直径为6mm的快插式气动接头；四个所述快接头243的输出端分别通过设置高压软管244连接到压力传感器1的信号输入端；四根所述高压软管244具体选用直径为6mm的高压软管；所述高压软管的型号为FESTO-PAN-R-6。
工作原理：在这种设计中，通过上述选定的部件进行搭建，使得多路输出气路2的耐压能力大于2.5MPa，能够稳定使得通过加压的气流；截止阀选用Parker -4A-B6LJ2-SS－不锈钢球阀，使得开关次数能欧达到50万次以上，保证装置整体的零泄漏，保证加压作业过程中的安全性；快接头243选用直径为6mm内径的快插式气动接头，从而能够更好地适配高压软管244进行快速插接装配，提高试验准备过程各管件的装配效率，减轻劳动强度；高压软管244选用FESTO-PAN-R-6－高压软管，其工作温度范围为（-30℃～50℃），耐压范围为（2.5MPa～3.5MPa）从而能够更好地适应加压作业的需要。
在上述技术方案中，所述数据采集仪3的型号为DMM6500数字万用表；所述数据采集仪3的多个数据接入端分别与多个压力传感器1的模拟信号输出端连接，从而实现模拟信号的采集。
工作原理：在这种设计中，通过配置能够采集模拟信号的数字万用表作为多个压力传感器1的模拟信号的采集中枢，实现将多个压力传感器1的模拟信号进行稳定采集的功能，并能够及时向后端上位机6稳定传输，配置方便，调控容易，提高相应的数据采集和后续的检测效率。
在上述技术方案中，所述串口服务器4的型号为UOTEK-UT6008；四个所述压力传感器1的RS422串口（输出端）通过对接RS422/RJ45转换头，然后分别连接到串口服务器的第一RJ45串口至第四RJ45串口上；从而实现数字信号的采集；所述压力控制器21的RS232串口（控制端）通过对接RS232/RJ45转换头后，连接到串口服务器上的第五RJ45串口上。
工作原理：在这种设计中，通过配置能够采集数字信号的串口服务器4作为多个数字信号的收集中枢，实现将多个压力传感器1的数字信号进行稳定采集的功能，并能够及时向后端上位机6进行传输，配置方便，调控容易，提高相应的数据采集和后续的检测效率；同时，压力控制器21的RS232串口（控制端）通过对接RS232/RJ45转换头后，连接到串口服务器上的第五RJ45串口上，从而使得作业人员可以通过上位机6直接调控压力控制器4，满足我们不同的测试需求，提高了本装置的适用性。
在上述技术方案中，所述网络交换机5的型号为TP-LINK八口交换机；所述网络交换机5作为中间节点，通过三个不同的LAN口52分别与数据采集仪3、串口服务器4、上位机6各自的网口进行连接，实现通信互联。
工作原理：在这种设计中，通过配置网络交换机5作为模拟信号和数字信号与后续的上位机6进行数据上传的中枢，这样做的目的是，将多个收集而来的模拟信号能够通过其中LAN口5进行网络传输，从而到达后端的网络交换机5中，再被上位机6接收；同时，将多个采集到的数字信号，能够通过另外LAN口5进行网络传输，从而共同到达后端的网络交换机5中，再被上位机6接收；从而实现了模拟信号和数字信号的集成化网络传输配置，提高检测效率。
在上述技术方案中，还包括超压保护装置7；所述超压保护装置7的型号为五个SMCAP100-02泄压阀；其中四个所述泄压阀分别安装在截止阀242输出端与压力传感器1的信号输入端之间；另外所述泄压阀安装在减压阀222和正向过滤器223之间。
工作原理：在这种设计中，为了防止人为失误将高压力接入到压力传感器1，造成损坏，所以设计了能够进行启动泄压的超压保护装置7，即泄压阀，当四条输出气路2中的压力超过设定的压力时，泄压阀自动开启，将多余气体排出，同时，在正压输入模块22中也配置有泄压阀，可以进一步保证了本装置在加压过程中的安全性。
在上述技术方案中，还包括程控电源8；所述程控电源8的型号为RIGOL DP832A可编程直流电源；所述可编程直流电源的输入端与外部电源（220V市电）连接；所述可编程直流电源的输出端连接有航空插座82；所述航空插座82的多个供电端口分别与多个压力传感器1的电源端连接，从而实现批量供电；所述可编程直流电源的控制端与串口服务器4的第五RJ45串口连接。
工作原理：在这种设计中，RIGOL-DP832A可编程电源通过航空插头82给所有压力传感器1进行批量上电，从而使得本装置能够对多个压力传感器1进行快速上电，提高检测效率，同时，可编程直流电源的控制端与串口服务器4的第六RJ45串口连接后，就能通过上位机6对可编程直流电源进行实时调控，满足我们不同的测试需求，提高了本装置的适用性。
在上述技术方案中，还包括机柜9；所述机柜9内部设置有多个隔层91；多个所述隔层91用于固定放置压力控制器21、真空泵23、数据采集仪3、串口服务器4、网络交换机5、上位机6（笔记本电脑）、程控电源8；所述机柜9侧面固定设置有八位10A-PDU插排92；所述机柜9下侧设置有用于连接外部电源（220V市电）的总电源口93；所述总电源口93与八位10A-PDU插排92连接，从而形成配电；所述机柜9顶部设置有四个分别与四个截止阀242输出端连通的出气口94；所述机柜9顶部还设置有四个分别用于控制截止阀242开关的旋钮95；所述机柜9下侧设置有进气口96；所述进气口96外端连接外置氮气瓶221；所述进气口96内端连接减压阀222。
工作原理：在这种设计中，通过设置机柜9可以对本检测装置所提供的所有装置进行集中放置收纳，使得装置集成度更好，整体性更好，方便快速转移整个检测装置；其次，八位10A-PDU插排92用于给装置中的所有点设备进行插拔供电，配置方便；最后，进气口96设置于机柜9顶部，方便作业人员通过高压软管244与进行对接，四个旋钮95可及时控制截止阀242的开关，操作方便，进气口96方便对接外置氮气瓶221，上述多个部件和端口机柜9上分布布局设计合理，提高了本装置的集成度和适用性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，包括：
标准压力源，其输出端连接风洞中的压力传感器；
网络交换机，其分别连接有数据采集仪、串口服务器、上位机；所述数据采集仪与压力传感器的模拟信号输出端连接；所述串口服务器与压力传感器的数字信号输出端连接。
2.如权利要求1所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，所述标准压力源包括：型号为FLUKE-PPC4的压力控制器；所述压力控制器内部配置有两个精度等级均为0.005级的压力控制模块，分别是第一压力控制模块和第二压力控制模块；所述第一压力控制模块的压力输出范围设置为0～2MPa，所述第二压力控制模块的压力输出范围设置为0～350kPa。
3.如权利要求2所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，所述压力控制器的输入端配置有正压输入模块和负压输入模块；所述正压输入模块包括：外置氮气瓶；所述外置氮气瓶输出端连接有减压阀；所述减压阀输出端连接有正压过滤器；所述正压过滤器的输出端接入压力控制器的正压端；所述负压输入模块包括：真空泵；所述真空泵的输出端连接有负压过滤器；所述负压过滤器的输出端接入压力控制器的负压端。
4.如权利要求2所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，所述压力控制器的输出端配置有多路输出气路；所述输出气路上分别连接有截止阀；所述截止阀为Parker-4A-B6LJ2-SS型号的不锈钢球阀；所述截止阀的输出端分别设置有快接头；所述快接头的型号为直径为6mm的快插式气动接头；所述快接头的输出端分别通过设置高压软管连接到压力传感器的信号输入端；四根所述高压软管具体选用直径为6mm的高压软管，所述高压软管型号为FESTO-PAN-R6。
5.如权利要求1所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，所述数据采集仪的型号为 DMM6500数字万用表；所述数据采集仪的多个数据接入端分别与多个压力传感器的模拟信号输出端连接，从而实现模拟信号的采集。
6.如权利要求1所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，所述串口服务器的型号为UOTEK-UT6008；四个所述压力传感器的RS422串口通过对接RS422/RJ45转换头，然后分别连接到串口服务器的第一RJ串口至第四RJ串口上；从而实现数字信号的采集；所述压力控制器的RS232串口通过对接RS232/RJ45转换头后，连接到串口服务器上的第五RJ串口上。
7.如权利要求1所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，所述网络交换机的型号为TP-LINK八口交换机；所述网络交换机作为中间节点，通过三个不同的LAN口分别与数据采集仪、串口服务器、上位机各自的网口进行连接，实现通信互联。
8.如权利要求1所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，还包括超压保护装置；所述超压保护装置的型号为五个型号为SMC AP100-02的泄压阀；其中四个所述泄压阀分别安装在截止阀输出端与压力传感器的信号输入端之间；另外所述泄压阀安装在减压阀和正向过滤器之间。
9.如权利要求1所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，还包括程控电源；所述程控电源的型号为RIGOL DP832A可编程直流电源；所述可编程直流电源的输入端与外部电源连接；所述可编程直流电源的输出端连接有航空插座；所述航空插座的多个供电端口分别与多个压力传感器的电源端连接，从而实现批量供电；所述可编程直流电源的控制端与串口服务器的第五RJ串口连接。
10.如权利要求4所述的一种风洞稳定段压力传感器现场检测装置，其特征在于，还包括机柜；所述机柜内部设置有多个隔层；多个所述隔层用于固定放置标准压力源、数据采集仪、串口服务器、网络交换机、上位机；所述机柜侧面固定设置有八位10A-PDU插排；所述机柜下侧设置有用于连接外部电源的总电源口；所述总电源口与八位10A-PDU插排连接，从而形成配电；所述机柜顶部设置有四个分别与四个截止阀输出端连通的出气口；所述机柜顶部还设置有四个分别用于控制截止阀开关的旋钮；所述机柜下侧设置有进气口；所述进气口外端连接外置氮气瓶；所述进气口内端连接减压阀。
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