CN219392537U - 一种可调气体流量自动测试控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于自动测试技术领域，涉及一种可调气体流量正压测试控制系统。包括气压系统、稳压系统、调压系统、控制系统；测试不同流量及温度条件下的流量传感器的输出电流。该可调气体流量测试控制系统主要是通过合理设计，将空压机出口压力通过阻尼稳定系统调节为所需的稳定压力。然后通过音速喷嘴得到临界流气体，即恒定的气体流量。本测试系统主要分为两个部分：硬件系统：气压系统、稳压系统、调压系统及测试管路；软件系统：空压机控制、压力阀控制、压力传感器监测采集、温度传感器监测采集，最终将测试结果进行保存并自动生成试验报告。实现数据的自动采集、存储、分析，以最大限度的降低测试误差并提高了相应的测试效率。

Description

一种可调气体流量自动测试控制系统

技术领域

本实用新型属于自动测试技术领域，涉及一种可调气体流量正压测试控制系统，具体涉及一种可以调节流量实现自动测试流量传感器的测试系统。

背景技术

随着科技不断地发展，空气流量传感器产品在要出厂之前，均需要进行相关的测试程序，以确保产品能够符合产品规范等技术条件的要求。

目前市面上常见的测试系统中，一种是手动测试系统，通过手动调节压力及阀开度，将空气流量控制到测试所需流量。这就要求操作人员必须熟悉每一个阀的性能。管路中阀门众多，需要相当专业且熟练的操作人员才能够胜任，而且测试过程花费的时间也非常长。

另一种是半自动测试系统，测试点需要手动输入，然后通过试验台反馈实测数值进行调整输入值，调整的输入值依靠人员经验调整，需要熟练的操作人员才能胜任，空压机控制采用手动模式，空压机启动频繁，能耗较大。

本实用新型通过对自动测试系统进行软件和硬件的优化设计，通过采用自动控制的方式，实现被测信号的自动路由与切换，操作人员只需选定被试品型号及所测功能项目，进行一键操作，即实现数据的自动采集、存储、分析，最大限度的降低测试误差，提高测试精度以及测试效率。

空气流量传感器测试主要的要求是在稳定的正压气流状态下，在不同流量点下对每个空气流量传感器的精度、重复性进行测量和记录。现有的测试系统气源压力调节波峰波谷显著，气流压力精度较低，需要后端多级处理及稳定，未考虑温度对设备关键部件音速喷嘴的流出系数影响，造成了较大的系统误差，且不能实现全自动测试，能耗较大，因此，需要对可调空气流量测试系统进行设计，以提高在不同温度条件下的测试精度，并提高测试效率，降低试验系统能耗。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可调气体流量自动测试控制系统，通过对其进行软件和硬件的优化设计，通过采用自动控制的方式，实现被测信号的自动路由与切换，实现数据的自动采集、存储、分析，最大限度的降低测试误差，提高测试精度以及测试效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种可调气体流量测试控制系统，包括气压系统、稳压系统、调压系统、控制系统；气压系统通过管路与稳压系统连接，稳压系统通过管路与调压系统连接，形成预期的气体流量，控制系统通过PXI总线分别与气压系统、稳压系统、调压系统连接。

所述气压系统包括空压机、储气罐、超压保护；空压机通过管路与储气罐连接，储气罐包含超压保护装置，通过储气罐与稳压系统连接；控制系统通过空压机控制电路与控制机连接。

所述稳压系统包括稳压罐、自力式调压阀、滞止容器、温度传感器及压力传感器；稳压罐通过自力式调压阀连接储气系统的储气罐，后端通过压力阀连接滞止容器，通过滞止容器与后端调压系统音速喷嘴连接，通过控制系统中的温度压力传感器采集电路及压力阀控制电路与控制系统连接。

所述调压系统包括音速喷嘴、汇流容器、温度传感器、压力传感器、压差传感器、压力阀；音速喷嘴前端与稳压系统连接，后端连接压力阀、温度传感器、压力传感器，被试位置连接压差传感器。通过控制系统中的温度压力传感器采集电路及压力阀控制电路与控制系统连接。

所述控制系统包括控制器、压力传感器监测采集电路、温度传感器监测采集电路、空压机控制电路及人机操作界面。压力传感器监测采集电路、温度传感器监测采集电路及压力阀控制电路与稳压系统及调压系统连接，空压机控制电路与气源系统连接，采集及控制信号通过控制器进行处理，形成可视化得人机操作界面。

所述空压机为三个空压机组成的机组，最大流量为3200kg/h。

所述音速喷嘴精度为±0.2％。

所述音速喷嘴前端压力为绝压550±5kPa。

所述稳压罐、滞止容器处于25℃±5℃的温度控制区。

本实用新型有益效果：通过对测试系统软件和硬件的设计优化，使气体流量测试系统能够实现在不同的工况条件下，空压机的节能控制策略，控制气体温度稳定，提高测试精度，并通过采用自动控制的方式，实现被测信号的自动判稳，实现数据的自动采集、存储、分析以最大限度的降低测试误差，提高测试精度以及测试效率，确保了设计完成的系统能够高效、精确稳定的工作。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图

图2为本实用新型测控系统简图

图3为本实用新型测试原理验证图

图4为本实用新型多空压机自动控制及测试控制策略图

图中，1—空压机，2—干燥过滤器，3—储气罐，4—压力表，5—紧急泄压阀，6—截止阀，7—稳压罐，8—恒温间，9—自力式调压阀，10—温度传感器，11—压力传感器，12—滞压容器，13—音速喷嘴，14—气动球阀，15—汇流管，16—被试件，17—差压传感器，18—消音器

具体实施方式

为了使实用新型实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所述，一种可调气体流量自动测试控制系统，其通过Microsoft VisualStudio 2010中的分析功能和用户自定义界面，基于PXI平台，其包括硬件设计和软件设计，其中系统硬件包括空压机、音速喷嘴、稳压器、超压保护、温度传感器、压力传感器、PXI机箱、PXI控制器、接插件及线缆、显示与操作部分，其特征在于：所述的空压机(为3台组合式控制，可以提供46.8m³/min流量的压缩空气，即3200kg/h的最大流量。所述的音速喷嘴精度为±0.2％，且包含多种(大于5种)规格音速喷嘴。所述的稳压器包括储气罐、稳压罐、自力式调压阀、滞止容器、汇流管。通过多级调控，使音速喷嘴前端压力为绝压550±5kPa。所述包括多个温度传感器，多种量程，4～20mA输出，精度±0.1℃。所述包括多个温度传感器量程，4～20mA输出，精度±0.1％；所述测试管路包括HB6521-60、HB6521-65、HB6521-70、J/JT45/A65-0001等。

所述可调气体流量自动测试控制系统测试流程包括：将产品通过连接电缆与设备接口连接、将产品信息输入测试系统、选择测试项目、启动测试、系统检测储气罐压力判断是否满足试验要求、空压机启动，储气罐及滞止容器前端压力达到预定值，通过控制音速喷嘴后端的阀门，实现不同测试点的流量要求，同时检测对应产品输出，当测试点达到判稳条件后，记录产品输出电流，为提高精度可对每路信号采集5次，取平均值。

系统验证测试主要目的是对整个系统测试过程的实现进行功能性验证，本实用新型还对测试原理、精度以及产品外形实现进行了验证，确保设计完成的系统能够高效、精确稳定的工作。

测试原理验证：根据原有测试试验台的功能、原理以及工作方法及测试流程分析被测气体流量传感器的输入信号、输出信号及精度。被测空气流量传感器与外部测试资源的接口为专用机械接口及电气接口。输入部分包括供电电源及气流环境，其中气流环境为可调流量稳定测试点，输出信号为电流信号。通过调整输入的测试点，可以得到输出信号的不同数值，根据输出信号的量值来判断气体流量传感器是否满足精度及重复性要求，这就是对测试原理的验证。

如图4所示，一种空压机自动控制及测试控制策略，详见以下步骤：

步骤1：启动测试设备，读取储气罐压力，若储气罐压力达到800kPa，则无需开启空压机补压，若储气罐压力500kPa＜P≤750kPa，则启动19.6m³/min的空压机1号工作，若储气罐压力250kPa＜P≤500kPa，则启动19.6m³/min的空压机1号及13.6m³/min的空压机2号工作，若储气罐压力≤250kPa，则启动19.6m³/min的空压机1号、13.6m³/min的空压机2号及13.6m³/min的空压机3号工作。若储气罐压力达到850kPa，则3台空压机停止工作。

步骤2：通过测试界面，选择测试产品型号，选择测试项目，将被试品安装于对应测试管路(可更换)中。然后点击启动，测试系统按照叠加控制理论通过PXI自动控制多路音速喷嘴的开闭。在10s时间内，流量符合判稳条件后，即采集试验系统实时温度信号、差压信号及绝压信号，产品的输出信号，并进行记录。

步骤3：该测试点完成后，若储气罐压力不低于750kPa，则继续进行下一个程序内预置的测试点。直至所有测试点完成测试。

步骤4：对测试数据进行计算，并填入报表中，形成符合要求的测试报表。

综上，通过对测试系统软件和硬件的设计优化，使气体流量传感器测试能够实现在不同的空压机供电状态下对每个气体流量传感器精度功能的测量和记录，通过采用自动控制的方式，实现被测点的自动路由与切换，实现数据的自动采集、存储、分析以最大限度的降低测试误差，提高测试精度以及测试效率，确保了设计完成的系统能够高效、精确、稳定、节能的工作。

以上对实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响实用新型的实质内容。

Claims (6)

1.一种可调气体流量自动测试控制系统，其特征在于，包括气压系统、稳压系统、调压系统、控制系统；气压系统通过管路与稳压系统连接，稳压系统通过管路与调压系统连接，形成预期的气体流量，控制系统通过PXI总线分别与气压系统、稳压系统、调压系统连接；

气压系统包括空压机、储气罐、超压保护；空压机通过管路与储气罐连接，储气罐包含超压保护装置，通过储气罐与稳压系统连接；控制系统通过空压机控制电路与控制机连接；

稳压系统包括稳压罐、自力式调压阀、滞止容器、温度传感器及压力传感器；稳压罐通过自力式调压阀连接储气系统的储气罐，后端通过压力阀连接滞止容器，通过滞止容器与后端调压系统音速喷嘴连接，通过控制系统中的温度压力传感器采集电路及压力阀控制电路与控制系统连接；

调压系统包括音速喷嘴、汇流容器、温度传感器、压力传感器、压差传感器、压力阀；音速喷嘴前端与稳压系统连接，后端连接压力阀、温度传感器、压力传感器，被试位置连接压差传感器；通过控制系统中的温度压力传感器采集电路及压力阀控制电路与控制系统连接。

2.如权利要求1所述的可调气体流量自动测试控制系统，其特征在于，控制系统包括控制器、压力传感器监测采集电路、温度传感器监测采集电路、空压机控制电路及人机操作界面，压力传感器监测采集电路、温度传感器监测采集电路及压力阀控制电路与稳压系统及调压系统连接，空压机控制电路与气源系统连接，采集及控制信号通过控制器进行处理，形成可视化得人机操作界面。

3.如权利要求1所述的可调气体流量自动测试控制系统，其特征在于，所述空压机为三个空压机组成的机组，最大流量为3200kg/h。

4.如权利要求1所述的可调气体流量自动测试控制系统，其特征在于，所述音速喷嘴精度为±0.2％。

5.如权利要求4所述的可调气体流量自动测试控制系统，其特征在于，音速喷嘴前端压力为绝压550±5kPa。

6.如权利要求1所述的可调气体流量自动测试控制系统，其特征在于，稳压罐、滞止容器处于25℃±5℃的温度控制区。