CN207074102U - 压力校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压力校准装置，属于压力仪器仪表计量校准领域，包括压力校准单元、主控单元和通信模块，主控单元分别与压力校准单元和通信模块电连接，压力校准单元外接被校压力仪表，通信模块通过网络接入远程数据库；该装置还设置有电连接到主控单元的相机组件。本实用新型能够使通信模块与远程数据库建立连接，在工业现场就能够实现被校压力仪表校准信息的处理，适用于对工业现场被校压力仪表进行校准。

Description

压力校准装置

技术领域

本实用新型属于压力仪器仪表计量校准领域，涉及一种能够与数据库远程实时通信的压力校准装置。

背景技术

工业生产、压力测量等领域中所使用的压力仪表需要进行定期校验，以保证压 力仪表检测压力的准确性，保证压力设备在安全范围内使用。对于工业现场大量存 在的压力仪表，需要采用现场压力校准装置对压力仪表实施校准。而对于不同类型 的压力仪表，需采用不同的校准方案。

现有的压力仪表的较先进的校准方法通常为，首先将校准装置携带至实验室并将其连接至实验室中的计算机上，通过计算机从数据库下载所需信息，所需信息包 括被校压力仪表的校准方案、历史校准数据以及其它属性。或者操作人员可以在实 验室用纸笔记录下所需信息并携带至工业现场；到达被校压力仪表所在的工业现场 之后，对被校压力仪表进行校准操作，将获取的校准数据和其他数据存储至校准装 置中或者记录在纸上，再回到实验室通过计算机将其上传到数据库中。

上述方法需要在实验室和工业现场之间来回奔波，其不能在工业现场对被校压力仪表进行校准和实时上传数据。采用纸笔记录数据的方法还会涉及数据可靠性的 问题。

另外，目前出现通过手机等通信媒介将压力校准装置连接到数据库的解决方 案，该方案需要在手机和压力校准装置上分别配置网络,进行连接设置，往往比较 繁琐、复杂，有些工业现场，一般的技术人员无法完成操作。

因此，确有必要提供一种压力校准装置，其能够与数据库实时通信连接，在工 业现场实现被校压力仪表历史校准数据和校准方案的实时下载以及本次校准数据 的实时上传。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种操作简单、使用方便、能够 与远程数据库实时通信的压力校准装置，该装置能够在工业现场对被校压力仪表进 行校准以及与远程数据库进行实时信息交互。

本实用新型的上述目的是由以下解决方案来实现的：

一种压力校准装置，用于对现场被校压力仪表(100)进行校准，包括压力校 准单元(1)以及与压力校准单元(1)电连接的主控单元(2)和通信模块(3)， 压力校准单元(1)外接被校压力仪表(100)，所述通信模块(3)通过网络(200) 接入远程数据库(300)。

上述压力校准装置中，所述通信模块(3)为集成于主控单元(2)中的通信程 序，主控单元(2)设置有网络接口，通信模块(3)经由该网络接口通过网络(200) 接入远程数据库(300)。

上述压力校准装置中，所述通信模块(3)为具有连接插头和网络接口的硬件单元，通信模块(3)通过其连接插头与主控单元(2)机械连接和电连接，通过其网 络接口接入网络(200)并连接远程数据库(300)。

上述压力校准装置还包括一电连接到主控单元(2)的相机组件，所述相机组件 包括相机(4)、设置在相机(4)上的摄像头(5)以及植入到主控单元(2)中的 图像识别程序，所述摄像头(5)正对被校压力仪表(100)的正面外观，所拍摄的 照片经由相机(4)传输到主控单元(2)，由所述图像识别程序对所拍摄的照片进 行图像识别以获取被校压力仪表型号及被校压力仪表基本信息。

上述压力校准装置还包括电连接到主控单元(2)的电源(9)和/或显示屏(10)。

上述压力校准装置中，所述压力校准单元(1)包括通过气体管路连通的压力发 生单元(13)、压力控制模块(11)、压力测量模块(12)和压力接口模块(14)， 压力测量模块(12)和压力控制模块(11)分别电连接到主控单元(2)；压力接口 模块(14)外接被校压力仪表(100)，压力测量模块(12)提供压力标准数据，压 力发生单元(13)产生的高压气体通过气体管路进入压力控制模块(11)，并经由 压力接口模块(14)到达被校压力仪表(100)。

上述压力校准装置还包括电连接到主控单元(2)的温度校准单元(6)和电信 号校准单元，所述电信号校准单元包括电流校准单元(7)和/或电压校准单元(8)。

上述压力校准装置中，所述电源(9)为可更换电池组或可充电电池组或外接电源；显示屏(10)为触摸屏或LED显示器。

本实用新型由于采取以上设计，具有如下特点：本实用新型装置将通信模块集 成到装置内部，通过简单设置就能够与远程数据库建立连接，省去了中间通信媒介 以及繁琐的网络连接设置过程，在工业现场就能够实现被校压力仪表校准信息的处 理，即从远程数据库实时下载历史校准信息并将生成的校准数据实时上传至远程数 据库，通过与历史校准数据进行对比，能够对压力仪表长期稳定进行评价；采用相 机组件对被校压力仪表的型号等基本信息进行自动识别，省去了预先设置步骤，提 高了操作效率。

附图说明

图1为本实用新型压力校准装置的结构框图；

图2为本实用新型压力校准装置的实施例一的结构框图；

图3为本实用新型压力校准装置的实施例二的结构框图。

主要标号：

1：压力校准单元；

11：压力控制模块,111：进气阀，112：缓冲器，113：微压调节机构，114：压 力调控驱动电路；

12：压力测量模块，121：阀门切换电路，122、123：电磁阀，124、125：压力 模块，126：压力接头，127：标准表；

13：压力发生模块，131：电机，132：泵体；

14：压力接口模块，141：标准压力输入端，142：压力接头，144：排气阀，145： 消音器；

2：主控单元,21：控制芯片，21-1：主控电路板；22：压力模块切换元件，22-1： 接口电路板；23：数字通信接口，24：显示器接口，25：键盘接口，27：键盘；

29：电信号检测电路；

3：通信模块；

4：相机；5：摄像头；

6：温度校准单元；7：电流校准单元；8：电压校准单元；87：对外电测接口；

9：电源；10：显示屏；

100：被校压力仪表；200：网络；300：数据库。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型压力校准装置进行详细说明。

现有的压力校准装置，一般采用离线方式对现场的压力仪表进行检测或校准操作，获得的数据信息不能实时上传到数据库，或者虽然通过手机等通信媒介上传到 数据库，往往网络配置、连接设置比较繁琐，一般操作人员无法完成操作；本实用 新型所提供的压力校准装置采用模块化设计，集成了远程通信功能，与数据库的连 接、配置简单，能够实现在工业现场校准并下载被校压力仪表的被校压力仪表基本 信息(包括被校压力仪表的量程、精度、编号和制造厂等信息)、历史校准数据、 校准方案以及实时上传生成的校准数据，更方便、快捷和智能。

如图1所示，本实用新型的压力校准装置包括压力校准单元1、主控单元2和 通信模块3，主控单元2分别与压力校准单元1和通信模块3电连接，压力校准单 元1外接被校压力仪表100，通信模块3通过网络200连接到数据库300，主控单 元2向压力校准单元1和通信模块3发送控制命令以控制压力校准单元1和通信模 块3中的各元件的动作，接收各元件的工作状态信息，实现压力校准装置安全有序 地工作。

其中，压力校准单元1包括通过气体管路连通的压力发生单元13、压力控制 模块11、压力测量模块12和压力接口模块14，压力测量模块12和压力控制模块 11分别电连接到主控单元2(图1中粗线表示气路连接，细线表示电连接)。压力 接口模块14外接被校压力仪表100，压力测量模块12提供压力标准数据，压力发 生单元13产生的高压气体通过气体管路进入压力控制模块11，经由压力接口模块 14到达被校压力仪表100，并比照压力测量模块12的压力标准数据，在主控单元 2的控制下进行校准操作。

本实用新型的压力校准装置还包括电连接到主控单元2的温度校准单元6和电 信号校准单元，电信号校准单元包括电流校准单元7和电压校准单元8，温度校准 单元6、电流校准单元7和电压校准单元8可以外接被校仪表，实现被校仪表输出 电信号的校准。

温度校准单元6主要包括高准确度的电流/电压信号检测单元和温度/电信号 换算单元。被校仪表的输出端对应不同温度输出相应的电流/电压信号，该信号通 过电接口(模拟电流/电压输入接口或数字电流/电压信号输入接口)接入电流/电 压信号检测单元，进行测量比较(与标准温度、电流/电压信号值比较)及温度换 算，从而实现被检温度仪表的校准。

电流校准单元7主要包括高准确度的电流信号检测单元。被校仪表的输出端对 应不同电流显示值输出相应的电流信号，该信号通过电接口(模拟电流输入接口或 数字电流信号输入接口)接入电流信号检测单元，进行测量比较(与标准电流值比 较)，从而实现被校仪表输出电流信号的校准。

电压校准单元8主要包括高准确度的电压信号检测单元，被校仪表对应不同电 压显示值输出相应的电压信号，该信号通过电接口(模拟电压输入接口或数字电压 信号输入接口)接入电压信号检测单元，进行测量比较(与标准电压值比较)，从 而实现被校仪表输出电压信号的校准。

主控单元2包括主控芯片及其外围电路，主控芯片内部通常植入相应的控制算法，主控单元2分别与压力校准单元1的压力发生单元13、压力控制模块11、压 力测量模块12和压力接口模块14电连接，向各模块发送控制命令控制各模块的动 作并接收各模块状态信息。主控单元2还电连接有电源9和显示屏10，电源9可 以是可更换电池组或可充电电池组，也可以是外接电源，用于对本实用新型装置的 其他单元供电；显示屏10可以为触摸屏或LED显示器，用于设置或输入工作参数， 显示数据结果和/或数据曲线。

通信模块3完成主控单元2与远程数据库300之间的数据交互，具有远程通信 功能。从实现形式上，可以是一段集成于主控单元2中的通信程序，此时主控单元 2设置有网络接口以接入网络200，也可以是独立的硬件模块，例如，通信模块3 具有连接插头和网络接口，连接插头用于与主控单元2进行耦接以实现通信模块3 和主控单元2之间的机械连接和电连接，网络接口连接到网络200中，通过网络 200接入数据库300，其中，网络200为基于Internet的工业以太网，也可以是支 持Internet连接的其他无线网络，可以实现远程通信功能。

本实用新型装置还包括一电连接到主控单元2的相机组件，该相机组件包括相 机4、设置在相机4上的摄像头5以及植入到主控单元2中的图像识别程序，该摄 像头正对被校压力仪表100的正面外观，可以拍摄到该被校压力仪表100的表盘上 显示的数据、型号信息(包括被校压力仪表100的唯一身份信息(ID编码))及 其外观特征，所拍摄的照片经由相机4传输到主控单元2，预先植入到主控单元2 中的图像识别程序对所拍摄的照片进行图像识别，从而获取被校压力仪表型号及被 校压力仪表基本信息，例如，被校压力仪表的量程、精度、编号和制造厂等信息。

本实用新型装置中，通讯模块3集成在装置内部，使得该装置具有远程通信功 能，省去了中间通信媒介，只要将该装置接入其所支持的网络，通过简单设置就能 连接到远程数据库300，可以实时从数据库下载预存储的被校压力仪表基本信息 (包括被校压力仪表的量程、精度、编号和制造厂等信息)、被校压力仪表100的 历史校准数据(包括所有压力校准点的压力示值、压力示值误差或所有压力校准点 的压力示值、压力示值误差、电流值、电流示值误差等)和校准方案(包括实施校 准操作的自动校准程序)，从而实现被校压力仪表100校准数据的自动生成，并将 校准数据通过网络200实时上传至数据库。

压力校准单元1和主控单元2的组合构成标准压力校准装置，标准压力校准装 置有不同的实现形式，都可以实现压力校准的目的，本实用新型装置通过将通信模 块3或者将通信模块3和相机组件集成于标准的压力校准装置中形成更智能、使用 更便捷的压力校准装置，下面以两个实施例来描述本实用新型的实施过程，但并不 限于以下实施方式。

实施例一：

在图2所示的实施例中，压力发生单元13通过一气体加压泵发生产生气体压 力，气压加压泵直接与大气连通，通过压缩空气而产生气体压力，无需外接气瓶。 理论上，任何能通过压缩空气而产生气体压力的气泵都可在本实用新型中使用，本 实用新型中优先使用申请人自行开发的气体加压泵，即高压双向微型电动气泵(微 型压力泵)，该气体加压泵具有自动加压、加压压力高和高效率加压的功能特性， 并采用了高压单向阀技术。在图2所示的实施例一中，压力发生单元13包括泵体 132以及驱动泵体132工作的电机131，泵体132在电机131的驱动下不断重复吸 气过程和排气过程，气体不断被压缩，产生高压气体，其具体结构和工作原理参见 申请人的公告号为CN102252805B的专利中关于此内容的描述。

压力控制模块11对气体压力进行控制，其气路部分包括气路连通(图2中以 粗线条表示)的进气阀111、缓冲器112和微压调节机构113，进气阀111连通压 力发生单元13中泵体132的气体输出管路作为压力控制模块11的压力输入端，微 压调节机构113与压力接口模块114气路连通，缓冲器112为一个具有固定形状的 压力容器，主要用于过滤由进气阀111进入的气流波动，稳定和存储气体压力；通 过缓冲器112的气体进入微压调节机构113，用于实现压力的准确控制与调节。压 力控制模块11的控制部分包括压力调控驱动电路114，压力调控驱动电路114分 别与电源9、进气阀111、微压调节机构113、压力接口模块14的排气阀144以及 主控单元2的主控芯片21电连接(图2中以细线条表示)，压力调控驱动电路114 的控制功能是由主控单元2的主控芯片21驱动完成的，主要对进气阀111、排气 阀144的开关状态实施电控制，实现气体流入或排放的压力调控，并通过对微压调 节机构113的控制实现输出压力的微调控制。另外，在使用图2所用的压力发生单 元13时，压力调控驱动电路114还与电机131电连接以控制其有序运转。

压力接口模块14包括排气阀144和标准压力输入端141，标准压力输入端141 与压力控制模块11的微压调节机构113气路连通，并通过一压力接头142外接被 校压力仪表100，排气阀144通过一消音器145与大气连通。

压力测量模块12包括与压力接口模块14的标准压力输入端141气路连通的压 力接头126，该压力接头与压力接头142并联连接到标准压力输入端141上，用于 连接压力标准器，当压力标准器为标准表127时，该标准表127直接连接在该压力 接头126上，并通过手动的方式更换不同量程的标准表126来对相应量程的被检压 力表100进行校准；而当压力标准器为压力模块(压力传感器)时，压力接头126 分别通过多个电磁阀122或123连通压力模块124或125，并通过一阀门切换电路 121切换不同量程的压力模块124或125，其中，各压力模块通过相应的电磁阀气 路连通到压力接头126，各电磁阀与阀门切换电路121电连接。

主控单元2包括控制芯片21以及连接到控制芯片21的显示器接口24、键盘 接口25以及数据通信接口23，控制芯片21中植入控制算法(例如公知的专用自 适应PID压力控制算法和电压、电流相关算法)，其是整个装置的大脑，用于发出 控制指令；数据通信接口23电连接到主控芯片21，当压力测量模块12的压力标 准器采用标准表127时，数据通信接口23可以直接连接到标准表127用来接收标 准表127的压力数值，并传送到主控芯片21上；当压力标准器为多个压力模块(量 程不同)时，数字通信接口23通过一压力模块切换元件22(如定位器)将已定位 的压力模块124或125的压力数值通过数字通信接口23传送到控制芯片21，通过 与控制芯片21中预先设定的压力值进行比较，压力控制算法根据差值进行控制量 计算，并将计算的控制量再输送给压力调控驱动电路114，由压力调控驱动电路114 实现对进气阀111、排气阀144和微压调节机构113的控制，实施压力精确发生的 反馈控制；控制芯片21通过键盘接口25外接键盘27，通过显示器接口24外接显 示器26，由键盘27输入设定压力和程控操作数据参数，由标准表127或显示屏26 显示压力控制结果和曲线。

主控单元2的控制芯片21还连接有一电信号检测电路29，在对被校压力仪表 100进行校准的同时，还可以对其电信号进行检测校准，实施压力和电信号的集成 校准；也可以对其他电流、电压仪表进行电信号检测校准。当被校仪表的电信号接 入电信号检测电路29后，转换为数字信号输入给与其连接的控制芯片21，在控制 芯片21中，经预设于控制芯片21中的计算公式计算，得出检测的电信号数据，或 压力开关的通断的状态信息，并通过显示屏10显示。此时，电信号检测数值，可 作为被校仪表输出的电信号显示值，或者作为被校压力仪表100的输出信号的校准 值，用于判断被校仪表输出电信号值与标准值相差的准确程度，或者用于判断被校 压力仪表100输出电信号值与规定数值是否相符。电信号校准数据将暂存在控制芯 片21的存储器中，可通过通信模块3上传到数据库300中。

通信模块3或通信模块3和相机组件直接电连接到主控单元2的控制芯片21， 并与控制芯片21直接进行数据交互。其中，通信模块3支持工业以太网通信协议、 无线网络协议，可以接入Internet网络。

实施例二：

在图3所示的实施例二中，主控单元2包括主控电路板21-1和接口电路板 22-1，其中，接口电路板22-1为压力校准单元1的气路部件的电路集成板，压力 校准单元1的压力控制模块11、压力控制模块11、压力接口模块14、压力测量模 块12均连接至该接口电路板22-1，通过接口电路板22-1通过安装于其上的接口 电路板插头与主控电路板21-1连接，主控电路板21-1通过接口电路板22-1对气 路进行智能控制。主控电路板21-1为电路集成板，其上分布有核心控制板(中央 控制单元，加装商业化的系统控制软件及压力校验配套算法、电测量计算算法软 件)、存储器、测量电路(连接外部电测接口)以及显示屏插座、USB接口等。

主控电路板21-1还连接有电压测量电路71和电压测量电路81，二者通过一 对外电测接口87连接外接的被校仪表的电接口，该电接口可以是电流表、电压表 的输出电接口，也可以是被校压力仪表100的电信号输出端，可以实现压力和电信 号的集成校准操作。

采用上述压力校准装置能够实现在现场对压力仪表校准信息的实时下载和上传，包括以下步骤：

信息获取：将被校压力仪表100与压力校准单元1连接，通信模块3接入到网络2中，并与数据库300建立连接，实时获取数据库300中与被校压力仪表100的型号信息 对应的信息，包括被校压力仪表基本信息、历史校准数据和校准方案；其中，被校 压力仪表100的型号信息包括被校压力仪表100的唯一身份信息，即ID编码。

校准及数据传输：主控单元2根据得到的校准方案生成被校压力仪表100的本次校准数据，主控单元2将本次校准数据通过通信模块3实时上传到数据库300。

在上述信息获取步骤中，被校压力仪表100的型号信息传入压力校准装置的主控单元2中，主控单元2将被校压力仪表100的型号信息传送至通信模块3。其中，被校 压力仪表100的型号信息传入方式根据上述压力校准装置的配置不同分为以下三种：

(1)当上述压力校准装置中不设置相机组件时，通过显示屏10人工输入，即被 校压力仪表100的型号信息通过显示屏10人工输入并传入到主控单元2。

(2)当上述压力校准装置中不设置相机组件时，通过配置文件载入，即配置有 被校压力仪表100的型号信息的配置文件载入到主控单元2，由主控单元2提取被校压 力仪表100的型号信息。

(3)上述压力校准装置设置相机组件时，相机4拍照图像以及主控单元2中的图 像识别程序对所拍照图像识别后获取，即相机组件的相机4对被校压力仪表(100) 进行拍照，预先植入主控单元(2)中的图像识别程序对所拍的照片进行图像识别， 获取被校压力仪表(100)的型号信息。

上述方法中获取的本次校准信息可以与历史校准信息比较以判断该被校压力 仪表100的长期稳定性。稳定性判断可以在任何地方进行，即通过连接数据库300 以下载本次的校准数据与历史校准数据，通过比对或统计分析来判断被校压力仪表 100的长期稳定性，例如，通过统计分析方法中回归分析、方差分析等方法对被校 压力仪表100的长期稳定性进行判断。

本实用新型装置获取的校准方案是指实施校准操作的自动校准程序。本实用新型装置根据获取的校准方案进行自动校准的步骤如下：

主控单元2根据获取的校准方案，即自动校准程序控制压力校准模块11产生 校准压力并提供给压力校准回路，被校压力仪表100接收标准压力后输出电流信 号，通过电接口接到电流校准单元7，主控单元2再通过自动校准程序控制电流校 准单元7，读取被校压力仪表的输出电流值。

按照不同的被校压力仪表的校准要求，校准方案中设定不同的校准点(如：高 准确度被校压力仪表的10个校准点，低准确度被校压力仪表5个校准点)，由此， 按设定校准点数量，主控单元2实施校准操作控制，对被校压力仪表100进行逐点 校准操作，获得各个校准点的校准数据。

当上述压力校准装置中不设置相机组件时，在所述信息获取中获取历史校准数据和校准方案需要进行以下步骤：

被校压力仪表100的型号信息通过显示屏10预先设置，并存入到主控单元2 中，主控单元2将被校压力仪表100的型号信息传送至通信模块3，然后通信模块 3经由网络200从数据库300中实时下载被校压力仪表的基本信息、历史校准数据 和校准方案。

本领域技术人员应当理解，这些实施例或实施方式仅用于说明本实用新型而不限制本实用新型，对本实用新型所做的各种等价变型和修改均属于本实用新型公开 内容。

Claims (8)

1.一种压力校准装置，用于对现场被校压力仪表(100)进行校准，包括压力校准单元(1)以及与压力校准单元(1)电连接的主控单元(2)，压力校准单元(1)外接被校压力仪表(100)，其特征在于，所述压力校准装置还集成有通信模块(3)，所述通信模块(3)电连接至主控单元(2)，并通过网络(200)接入远程数据库(300)。

2.根据权利要求1所述的压力校准装置，其特征在于，所述通信模块(3)为集成于主控单元(2)中的通信程序，主控单元(2)设置有网络接口，通信模块(3)经由该网络接口通过网络(200)接入远程数据库(300)。

3.根据权利要求1所述的压力校准装置，其特征在于，所述通信模块(3)为具有连接插头和网络接口的硬件单元，通信模块(3)通过其连接插头与主控单元(2)机械连接和电连接，通过其网络接口接入网络(200)并连接远程数据库(300)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的压力校准装置，其特征在于，还包括一电连接到主控单元(2)的相机组件，所述相机组件包括相机(4)、设置在相机(4)上的摄像头(5)以及植入到主控单元(2)中的图像识别程序，所述摄像头(5)正对被校压力仪表(100)的正面外观，所拍摄的照片经由相机(4)传输到主控单元(2)，由所述图像识别程序对所拍摄的照片进行图像识别以获取被校压力仪表型号及被校压力仪表基本信息。

5.根据权利要求4所述的压力校准装置，其特征在于，还包括电连接到主控单元(2)的电源(9)和/或显示屏(10)。

6.根据权利要求5所述的压力校准装置，其特征在于，所述压力校准单元(1)包括通过气体管路连通的压力发生单元(13)、压力控制模块(11)、压力测量模块(12)和压力接口模块(14)，压力测量模块(12)和压力控制模块(11)分别电连接到主控单元(2)；压力接口模块(14)外接被校压力仪表(100)，压力测量模块(12)提供压力标准数据，压力发生单元(13)产生的高压气体通过气体管路进入压力控制模块(11)，并经由压力接口模块(14)到达被校压力仪表(100)。

7.根据权利要求6所述的压力校准装置，其特征在于，还包括电连接到主控单元(2)的温度校准单元(6)和电信号校准单元，所述电信号校准单元包括电流校准单元(7)和/或电压校准单元(8)。

8.根据权利要求7所述的压力校准装置，其特征在于，所述电源(9)为可更换电池组或可充电电池组或外接电源；显示屏(10)为触摸屏或LED显示器。