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壓力變送器自動化檢定技術的研究與實現
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壓力變送器自動化檢定技術的研究與實現

時間:2017-11-29

 摘 要:依據國家檢定規程利用 iPlot 控件設計出壓力變送器自動化檢定系統,遠程操作 Fluke PPC4 壓力控制器和 34401 數字多用表,實現壓力變送器的自動化檢定。VUk壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
        《JJG882 -2015 壓力變送器檢定規程》中定義:壓力變送器是一種將壓力變量轉換為可傳送的標化輸出信號的儀表,而且其輸出信號與壓力變量之間有一給定的連續函數關系(通常為線性函數)。主要用于工業過程壓力參數的測量和控制,差壓變送器常用于流量的測量。壓力變送器自動化檢定系統應用 Fluke PPC4 動態控制精密壓力源,利用六位半數字多用表 KEITHLEY 34401采集變送器實時輸出的 mA 值,通過 iPlot 控件繪出實時壓力、mA、%曲線,并參照變送器線性輸出特性,繪制出線性度示圖及滿量程誤差趨勢圖,下圖 1 為系統的結構示意圖。
 壓力變送器自動化檢定結構示意圖
1 PPC4 壓力控制器
        PPC4 是一款單機壓力控制器,適用于設置和控制氣體壓力至一個密閉的容器,常見于壓力測量儀器的校準和測試。其內部配有高精度石英標準壓力傳感器,使其能夠以非常低的測量不確定度來測量壓力。PPC4 可以由用戶使用前面板的顯示屏、鍵盤和功能鍵進行本地操作控制,或者通過一臺計算機利用 RS232 接口或 IEEE -488. 2 接口采用 ASCII 字符命令進行遠程控制。例如,遠程設置壓力命令:“PS n (,V)”發送 “PS 1000”即遠程操作 PPC4 輸出標準1000. 000 kPa 壓力值。
 
2 34401 數字多用表
        KEITHLEY 34401 是一款高性能六位半數字多用表?梢赃M行手動測試或自動測試,自動測試情況下,需將儀表與 PC 通過 RS232 或 GPIB488 調試線連接,并將儀表設置為 Remote 遠程工作模式。34401 本身支持 SC-PI 語言,SCPI 是一種用于儀表自動化測試的標準命令格式。如:
VaComm1 - > WriteText("*IDN? n"); 命令可以讀取儀表的硬件版本、軟件版本、產品序列號等信息;Va-Comm1 - > WriteText("*RSTn"); 命令可以遠程重啟34401 設備;VaComm1 - > WriteText( " SYSTem:REMote n");命令讓 34401 處于遠程工作模式。
 
3 自動化檢定程
        壓力變送器自動化檢定系統的核心技術在于系統的上位機軟件部分,在表格控件中動態添加“采集”按鍵功能,點擊采集即可以將當前壓力點變送器的實時輸出mA 值采集到按鍵所在的表格中,界面直觀且易于操作。if (AdvStringGrid1 - > HasButton(ACol,ARow) == false){AdvStringGrid1 - > AddButton ( ACol,ARow,60,18,"采集",haCenter,Advgrid::vaCenter);}
mA 上位機界面圖 
        圖 2 為檢定壓力點輸出 mA 的上位機采集部分界面圖,圖 3 為壓力變送器檢定報告圖。
壓力變送器檢定報告圖 
        曲線控件可以逐個標注出橫坐標為壓力值,縱坐標為電流值的檢定點,依次在圖上標注出來,理論上壓力量程百分比與電流輸出百分比是等值的,即圖中紅線為 45度夾角的直線。出于傳感器自身誤差、溫漂及 mA 輸出精度影響,檢定點會在紅線周圍分布,由此可以直觀的看出變送器的線性化輸出特性,對于單好的傳感器可以利用非常小二乘法擬合出線性方程繪制,如圖 4 中紅色直線。
 
double P,mA; / /繪制壓力點
/ /iXYPlot1 - > Table[0]- > AddRow(); / /第一點
P = 0. 5 + random(30) /1000. 0;
mA = 7. 2 + random(50) /100. 0;
iXYPlot1 - > Channel[1]- > AddXY(P,mA);
iXYPlot1 - > Table[0]- > Data[0][0] = 1;
iXYPlot1 - > Table[0]- > Data[1][0] = P;
iXYPlot1 - > Table[0]- > Data[2][0] = mA;
/ /2 點
 
/ /iXYPlot1 - > Table[0]- > AddRow();
P = 1. 0 + random(30) /1000. 0;
mA = 10. 4 + random(50) /100. 0;
iXYPlot1 - > Channel[1]- > AddXY(P,mA);
iXYPlot1 - > Table[0]- > Data[0][1] = 2;
iXYPlot1 - > Table[0]- > Data[1][1] = P;
iXYPlot1 - > Table[0]- > Data[2][1] = mA;
……
 檢定系統實時采集多通道曲線圖
        圖 5 為檢定系統實時多通道采集曲線圖,根據各個通道的量程分別設置坐標上下限值,如壓力(0 ~ 2. 5)Mpa、電流(4. 0 ~ 20. 0)mA、百分比(0 ~ 100. 0)%,三個通道的橫坐標都是系統的當前時間。
iAnalogDisplay1 - > Value = P;
iAnalogDisplay2 - > Value = mA;
iAnalogDisplay3 - > Value = percent;
iPlot2 - > Channel[0]- > AddYNow(P);
iPlot2 - > Channel[1]- > AddYNow(mA);
iPlot2 - > Channel[2]- > AddYNow(percent);
 壓力變送器誤差分析曲線圖
        當表格中的多個壓力點采集完成后,依據《JJG882 -2015 壓力變送器檢定規程》對單點的系統誤差、上下行程回差及整個檢定過程多點的系統誤差及回差進行計算,上下行程誤差以繪圖的方式顯示在圖 6 所示的誤差分析曲線圖中。
double x;
x = -0. 5 + random(10) /10. 0;
iPlot1 - > Channel[0]- > AddXY(0,x);
x = -0. 5 + random(10) /10. 0;
iPlot1 - > Channel[0]- > AddXY(25,x);
x = -0. 5 + random(10) /10. 0;
iPlot1 - > Channel[0]- > AddXY(50,x);
x = -0. 5 + random(10) /10. 0;
iPlot1 - > Channel[0]- > AddXY(75,x);
x = -0. 5 + random(10) /10. 0;
iPlot1 - > Channel[0]- > AddXY(100,x);
 
4 結論
        應用 iPlot 控件編寫出了壓力變送器檢定上位機軟件,并且應用 Fluke PPC4 動態控制精密壓力源,利用六位半數字多用表 KEITHLEY 34401 采集變送器實時輸出的mA 值,以系統集成方式完成了壓力變送器自動檢定系統。
 
 
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