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    关 键 词:
    多量 现场 全自动 压力 电信号 校验
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110139064.6

    申请日:

    2011.05.26

    公开号:

    CN102252805A

    公开日:

    2011.11.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01L 27/00申请日:20110526|||公开
    IPC分类号: G01L27/00 主分类号: G01L27/00
    申请人: 北京康斯特仪表科技股份有限公司
    发明人: 姜维利
    地址: 100085 北京市海淀区上地信息路甲28号科实大厦D座5-6层
    优先权:
    专利代理机构: 北京尚诚知识产权代理有限公司 11322 代理人: 鲁兵
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110139064.6

    授权公告号:

    102252805B||||||

    法律状态公告日:

    2013.01.02|||2012.01.04|||2011.11.23

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    公开了一种多量程现场全自动压力及电信号校验仪,包括壳体、电源开关、多个接口、显示器、键盘等操控部件以及气体压力发生单元、供电单元、压力检测单元、气体压力控制单元和电信号检测单元,其中压力控制单元的压力输出端并联用于装设多个不同量程的压力标准器和被检表的压力接头,压力控制单元与压力标准器信号连接,电信号检测单元与压力控制单元和被检表信号连接,供电单元可电池供电。本发明无需外接气瓶和交流电源,可自动发生气体压力并产生出准确的标准压力,多量程压力标准器的设计可适用于各种被检表,可实施对压力和电信号的双重检测与校准,自身重量和体积小,便于携带现场,能够对多种现场压力仪表进行自动化校准。

    权利要求书

    1.一种多量程现场全自动压力及电信号校验仪,它包括壳体,组合在壳体适当
    位置的电源开关、多个接口、显示器、键盘等操控部件以及组合在壳体中的气体压力
    发生单元、供电单元及压力检测单元,其特征在于:还包括气体压力控制单元和电信
    号检测单元,所述气体压力发生单元为一连通大气的气体加压泵,其压力输出管道连
    通所述气体压力控制单元,压力控制单元的压力输出端并联连通两个压力接头,其中
    一个压力接头用于装设压力检测单元中被检表,另一个压力接头用于装设压力检测单
    元中的压力标准器,所述压力标准器为可手动更换的不同量程的标准表或可切换的多
    个不同量程的压力???;压力控制单元与压力检测单元中的压力标准器信号连接,电
    信号检测单元与压力控制单元和压力检测单元中的被检表信号连接,供电单元分别与
    气体压力发生单元、压力控制单元、压力检测单元以及电信号检测单元电连接。
    2.如权利要求1所述多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征在于,所
    述气体加压泵包括电机、偏心轴、摆杆、泵体、左右两缸体、活塞杆以及与两缸体连
    接的单向阀体和缸盖,其中:
    泵体为连接部件,电机固定在泵体上,电机轴伸入泵体与偏心轴连接;
    偏心轴为圆柱状,一端带有偏离于轴心的驱动销,通过驱动销穿过扁平状摆杆的
    一个安装孔;
    摆杆通过螺丝连接在水平设置的活塞杆上;
    活塞杆为圆柱状,其两端安装有密封圈并分别伸入左右两缸体;
    缸体为圆筒状结构,两缸体分别安装在泵体的两端;
    两缸体外端再依次装设单向阀体和缸盖,单向阀体与缸体内腔连通,并通过缸盖
    的通道与外界空气或压缩空气管道连通。
    3.如权利要求2所述多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征在于,所
    述活塞杆通过安装在两端的密封圈在缸体内壁形成密封;摆杆摆动带动活塞杆在两个
    缸体内沿轴线往复运动。
    4.如权利要求2所述多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征在于,缸
    体左右两端均安装两反向的单向阀体,其中一个单向阀体与外界空气连通,另一单向
    阀体与压缩空气管道连通。
    5.如权利要求4所述多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征在于,所
    述单向阀体由腔体密封、弹力臂、金属垫和密封圈装配而成,其中,弹力臂由腔体密
    封向内延伸,并与金属垫的上端连接,金属垫的底端固定密封圈。
    6.如权利要求1所述多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征在于,所
    述供电单元为电池自供电系统或外接电源。
    7.如权利要求1至6任一所述的多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特
    征在于,所述压力控制单元包括压力控制器和单片机系统;其中:
    压力控制器的气路部分包括进气阀、缓冲器、微压调节机构、排气阀以及一个标
    准压力输出端,标准压力输出端设并联的两个压力接头;进气阀连通气体加压泵的高
    压气体输出管路,缓冲器为一个用于稳定和存储由进气阀输出的压力气体的压力容
    腔,缓冲器的出气端连通所述微压调节机构中的气缸,该气缸中的柱塞与一螺旋机构
    相连,排气阀装设在压力输出管路上并与大气连通用以排放气体压力,标准压力输出
    端与排气阀并联装设在压力输出管路上;
    压力控制器的控制部分包括一压力调控驱动电路;该电路与供电单元电连接,并
    与进气阀、排气阀以及螺旋机构信号连接;
    单片机系统包括加载有压力控制算法的控制芯片,并配置多个接口;控制芯片与
    压力调控驱动电路连接,通过驱动电路控制压力输出管路输出精准的标准压力。
    8.如权利要求7所述的多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征在于,
    所述单片机系统配置的多个接口为与压力标准器连接的数字通讯接口、显示器接口、
    键盘接口以及与外接设备连接的RS232接口。
    9.如前述任一权利要求所述的多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征
    在于,所述压力标准器为多个不同量程的压力???,通过各自的电磁阀分别连通所述
    压力控制器标准压力输出端中的一个压力接头,且所述电磁阀通过一阀门切换电路受
    控制芯片控制;所述单片机系统中还包括压力??榍谢辉?,各压力??橥ü们谢?br />元件经由数字通讯接口将数据输出给控制芯片;或者,所述压力标准器为标准表,选
    自带有上述电信号检测电路的精密数字压力表、数字压力校准仪或智能数字压力校准
    仪。
    10.如前述任一权利要求所述的多量程现场全自动压力及电信号校验仪,其特征
    在于,所述电信号检测单元包括电信号检测电路,被检表的压力开关信号输入端子和
    电信号输入输出端子连接一信号放大器,再经过A/D转换器将电信号转换为数字信号
    输入所述单片机系统的控制芯片中,经预设于控制芯片中的算式计算得出检测的电信
    号数值或得到压力开关通断的状态信息,并通过显示器显示。

    说明书

    多量程现场全自动压力及电信号校验仪

    技术领域

    本发明属于压力仪器仪表的计量校准领域,主要涉及该领域的自动化校准,特别
    是涉及一种便于携带至现场,对压力仪表进行压力和输出电信号两方面校准并可切换
    标准量程的自动化校准设备。

    背景技术

    在工业生产、压力测量等领域中所使用的压力表,在使用一段时间后,都要对其
    进行现场校验或校准,以确定该压力表是否准确。

    通常的压力校准仪器,是在某一封闭的压力校准管路中,通过手动加压产生气体
    压力,并通过观测读取压力仪表示值,由手动加压方式,对气体压力进行调节。其调
    节的作用是在压力输出端口,提供某一准确的气体压力,将其作为标准压力,接入被
    校准压力仪表,用于对各种压力仪表进行校准。

    这种传统的人员观测,手动加压调节压力的压力校准方式,观测误差大,费时费
    力。尤其是在工业现场或在微小压力范围内,进行压力检测时,手动调节压力不易稳
    定,观测受人为干扰因素影响较大,工作效率低下。

    为了解决这一问题,提高压力检测的工作效率,近年来,国外公司研制了通常的
    压力控制器。该压力控制器与外接气瓶一同构成了一个装置系统。在封闭的压力校准
    管路中,按照设定压力,由气瓶提供气体压力,通过压力传感器的自动监测和压力调
    节器的自动控制,提供某一设定压力输出,接入被校准压力仪表,用于对压力仪表进
    行自动校准。这种方法克服了人员观测和手动加压调节压力的缺点,能自动监测和调
    节压力,显著提高了工作效率。

    但是,通常的压力控制器由于自身体积大、采用交流电源供电、外接气瓶体积较
    大以及受气瓶化学气体的场所限制等,压力控制器不能够携带。对于大量现场使用的
    压力仪表,存在着不能在现场实施校准的缺点。

    对于压力变送器等数字压力仪表,由于其输出电信号值的准确与否,直接影响到
    其测量压力。因此,对于此类数字压力仪表,除了校准仪表的压力量值外,还要求对
    其电信号(电流、电压及开关脉冲)进行量值校准。现有全自动化压力校准技术中,
    还没有能将压力校准和电信号校准集成的技术。

    另一方面,现有压力控制器中,一般采用一支压力传感器作为标准器,传感器内
    附在仪器中。现有压力控制器中,也有采用两支压力传感器的情况,将一支作为压
    力标准器,另一支用于大气压力测量。无论那种情况,量程都是单一的,使得仪器的
    压力测量和控制范围受到限定,对于某些测量范围,除非采用另外一台对应量程的压
    力控制器,否则测量准确度受到量程的影响,造成压力仪表校准时需要多台多种量程
    的压力控制器设备,对于现场检测带来不便。

    发明内容

    本发明的目的是提供一种能克服以上缺陷的便于携带、适于在工业现场使用的自
    动化标准压力及电流信号校准设备,即多量程现场全自动压力及电信号校验仪。

    为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:

    一种多量程现场全自动压力及电信号校验仪,它包括壳体,组合在壳体适当位置
    的电源开关、多个接口、显示器、键盘等操控部件以及组合在壳体中的气体压力发生
    单元、供电单元及压力检测单元,还包括气体压力控制单元和电信号检测单元,所述
    气体压力发生单元为一连通大气的气体加压泵,其压力输出管道连通所述气体压力控
    制单元,压力控制单元的压力输出端并联连通两个压力接头,其中一个压力接头用于
    装设压力检测单元中被检表,另一个压力接头用于装设压力检测单元中的压力标准器,
    所述压力标准器为可手动更换的不同量程的标准表或可切换的多个不同量程的压力
    ???;压力控制单元与压力检测单元中的压力标准器信号连接,电信号检测单元与压
    力控制单元和压力检测单元中的被检表信号连接,供电单元分别与气体压力发生单
    元、压力控制单元、压力检测单元以及电信号检测单元电连接。其中:

    所述气体加压泵包括电机、偏心轴、摆杆、泵体、左右两缸体、活塞杆以及与两
    缸体连接的单向阀体和缸盖;泵体为连接部件,电机固定在泵体上,电机轴伸入泵体
    与偏心轴连接;偏心轴为圆柱状,一端带有偏离于轴心的驱动销,通过驱动销穿过扁
    平状摆杆的一个安装孔;摆杆通过螺丝连接在水平设置的活塞杆上;活塞杆为圆柱状,
    其两端安装有密封圈并分别伸入左右两缸体;缸体为圆筒状结构,两缸体分别安装在
    泵体的两端;两缸体外端再依次装设单向阀体和缸盖,单向阀体与缸体内腔连通,并
    通过缸盖的通道与外界空气或压缩空气管道连通。

    气体加压泵中,所述活塞杆通过安装在两端的密封圈在缸体内壁形成密封;摆杆
    摆动带动活塞杆在两个缸体内沿轴线往复运动;

    气体加压泵中,缸体左右两端均安装两反向的单向阀体,其中一个单向阀体与外
    界空气连通,另一单向阀体与压缩空气管道连通。

    气体加压泵中,所述单向阀体由腔体密封、弹力臂、金属垫和密封圈装配而成,
    其中,弹力臂由腔体密封向内延伸,并与金属垫的上端连接,金属垫的底端固定密封
    圈。

    以上多量程现场全自动压力及电信号校验仪,所述供电单元为电池自供电系统或
    外接电源。

    所述压力控制单元包括压力控制器和单片机系统;其中:压力控制器的气路部分
    包括进气阀、缓冲器、微压调节机构、排气阀以及一个标准压力输出端,标准压力输
    出端设并联的两个压力接头;进气阀连通气体加压泵的高压气体输出管路,缓冲器为
    一个用于稳定和存储由进气阀输出的压力气体的压力容腔,缓冲器的出气端连通所述
    微压调节机构中的气缸,该气缸中的柱塞与一螺旋机构相连,排气阀装设在压力输出
    管路上并与大气连通用以排放气体压力,标准压力输出端与排气阀并联装设在压力输
    出管路上;压力控制器的控制部分包括一压力调控驱动电路;该电路与供电单元电连
    接,并与进气阀、排气阀以及螺旋机构信号连接;单片机系统包括加载有压力控制算
    法的控制芯片,并配置多个接口;控制芯片与压力调控驱动电路连接,通过驱动电路
    控制压力输出管路输出精准的标准压力。所述单片机系统配置的多个接口为与压力标
    准器连接的数字通讯接口、显示器接口、键盘接口以及与外接设备连接的RS232接口。
    所述排气阀的排气端还装设有消音器。

    以上多量程现场全自动压力及电信号校验仪中,所述电信号检测单元包括电信号
    检测电路,被检表的电信号输入输出端子和压力开关信号输入端子分别连接一信号放
    大器,再经过A/D转换器将电信号转换为数字信号,数字信号输入到所述单片机系统
    的控制芯片中,经预设于控制芯片中的计算公式计算得出检测的电信号数值,或得到
    压力开关通断的状态信息,并通过显示器显示。压力开关通断的电信号信息,还在控
    制芯片中,用于测量对应状态时的压力输出数值的程序判断。

    以上多量程现场全自动压力电信号校验仪中,所述压力标准器为标准表,选自带
    有上述电信号检测电路的精密数字压力表、数字压力校准仪或智能数字压力校准仪;
    或者所述压力标准器为多个不同量程的压力???,通过各自的电磁阀分别连通所述压
    力控制器标准压力输出端中的一个压力接头,且所述电磁阀通过一阀门切换电路受控
    制芯片控制;所述单片机系统中还包括压力??槭涑鲂藕徘谢辉?,各压力??槭涑?br />信号通过该切换元件经由数字通讯接口将数据输出给控制芯片。

    本发明由于采取以上设计,具有以下特点:

    (1)无需外交流供电,便于携带现??;

    (2)无需外接气瓶,缩小了重量和体积,便于携带现??;

    (3)电池现场持续供电特征,可在现场实施压力校准;

    (4)可针对不同种类和多种量程的压力仪表的压力和电信号自动校准。

    其无需外接气瓶和交流电源,可自动发生气体压力。在封闭的压力校准管路中,
    通过对自发生压力的自动测量与控制调节,在压力输出端口,发生或产生出某一准确
    的气体压力,将其作为标准压力,提供给被校准压力仪表;本发明配备多个量程不同
    的标准表,可针对不同的压力检测范围进行相对应量程标准表的更换,便于适应不同
    用户的配置;使用压力??樽魑沽Ρ曜技?,可内附在控制器中,便于携带,易于实
    现仪器便携特性,而不同量程的压力??椴⒘谢皇褂?,同样可方便对不同量程被检
    表的校准;本发明还组合了电信号检测电路,在对压力仪表进行压力校准的同时,并
    对其输出电信号进行检测校准,实施压力和电信号的集成校准;本发明采用自身电池
    供电,无需外接交流电源;本发明还采用自身的微型压力泵发生气体压力,提供给压
    力校准回路,无需外接气瓶。采用以上设计,不仅实现了全自动化校准,还通过压力
    和电信号的组合校准提高了精准性,同时还大大缩小了校验仪自身重量和体积,便于
    携带现??;本发明在实现自动化校准压力仪表、显著提高工作效率的同时,对于大量
    现场使用的压力仪表实施现场校准,从而能够对多种现场压力仪表进行自动化校准。

    附图说明

    图1为本发明现场全自动压力校验仪配置图。

    图2为本发明内部整体构成图。

    图3为图2中压力控制单元构成及与其它单元连接关系图。

    图4为本发明中优选微型压力泵结构图。

    图5为本发明中优选用于微型压力泵中的单向阀结构图。

    图6为用于本发明中的供电/充电控制电路。

    图7为用于本发明中的电信号检测电路。

    具体实施方式

    参见图1、图2和图3,本发明所提供的现场全自动压力校验仪,包括一壳体9,
    分别组装在壳体9内的气体压力发生单元1、压力控制单元2、电信号检测单元5、供
    电单元3以及压力检测单元4,置于壳体9最上端的显示屏91、键盘92以及方便使
    用而恰当分布的电信号输出孔93、电源开关94和RS232接口95等;壳体9内部空间
    中还设置多个容置槽(图中省略)用于装设不同量程备更换的标准表。其中,气体压
    力发生单元1设连通大气的气路输入端(进气端)96,其输出端连通压力控制单元2,
    压力控制单元2的气路输出端29连通压力检测单元4(图2中粗线表示气路连接);
    压力控制单元2还分别与气体压力发生单元1、压力检测单元4、电信号检测单元5、
    信号线连接(图2中细线表示数据信号连接)用于压力控制;供电单元3分别与压力
    发生单元1、压力控制单元2、压力检测单元4以及电信号检测单元5以电线连接(图
    2中的中等粗细线条表示电源线连接)用于供电。其中:

    气体压力发生单元1通过一气体加压泵发生气体压力,气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产生气
    体压力的气泵都可在本发明中使用,本发明中优先使用申请人自行开发的气体加压
    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。

    用于本发明中的气体加压泵为高压双向微型电动气泵(微型压力泵),其结构参
    见图4所示,包括电机11、偏心轴12、摆杆13、泵体14、左缸体15和右缸体15’、
    单向阀体16以及活塞杆10,其中:泵体14为连接部件,电机11由电机支架112固
    定在泵体14上,电机轴通过联轴器113伸入泵体14之下与偏心轴12连接在一起;
    偏心轴12为圆柱状,一端带有偏离于轴心的驱动销121,驱动销121穿过扁平状摆杆
    13的一个安装孔;螺钉111穿过摆杆13的另一个安装孔将摆杆13联接在水平方向的
    活塞杆10上;摆杆13和活塞杆10的间隙通过螺钉111给出的装配距离可以自行调
    节;活塞杆10为圆柱状结构,并在其两端安装有密封圈19;活塞杆10两端分别伸入
    左缸体15和右缸体15’;缸体是圆筒状结构,两个缸体15和15’分别安装在泵体
    14的两端;活塞杆10通过安装在两端的密封圈19在缸体15和15’内壁形成密封;
    两端的缸体15和15’对称双向装配后,摆杆13摆动时带动活塞杆10沿轴线往复运
    动,两端的密封圈19同时成为活塞杆10导向圈,结构上实现了自调心导向的方式,
    实现了气泵传动和密封;两缸体15和15’外端再依次装设缸垫18、单向阀体16和
    缸盖17,固定安装在泵体14的两端;其中泵体14两端分别安装两个反向单向阀体
    16,单向阀体16与缸体15和15’内腔连通,并通过缸盖17的通道与外界空气或压
    缩空气管路连通,单向阀体16的安装与图4和图5的进气和出气方向相同。

    这里,单向阀体16结构参见图5,它包括腔体密封161、弹力臂162、金属垫163
    和密封圈164,其中,腔体密封161为环形结构,为整个结构的外支撑和密封,安装
    于两个需要密封的平面间(缸盖和缸体之间),形成密封腔体,也作为整体结构的密
    封,用弹性材质制成;弹力臂162为由腔体密封161向内延伸的条状结构,利用其橡
    胶的弹性可进行伸缩,弹力臂162下部与金属垫163上部抵接;金属垫163,形状为
    圆盘状,上部环形卡槽131用于镶嵌弹力臂162的眼神端使其卡于该卡槽131中且使
    弹力臂162下面与金属垫163上部相抵接,金属垫163的底部设一环形凹槽132,其
    内放置密封圈164;密封圈164为标准的“O”型密封圈,固定在金属垫163的下部凹
    槽132中。安装中,单向阀体16的进气方向、出气方向与微型压力泵1(图4)所示
    的进、出气方向一致,形成单向进气:当高压气体排出时(排气),缸体15活塞10
    向左运动使缸内气体压缩,装于下方的单向阀16工作,推动镶有“O”型密封圈164
    一侧的金属垫163移动(按出气方向移动),密封圈也随之移动,单向阀体16处于
    打开状态,压缩的高压气体通过气体通道被推入高压气体输出管路中;当缸体15内
    活塞杆10返回行程中,弹力臂162带动金属垫163反向运动(按进气方向的反向),
    压缩密封圈164使之产生平面密封,这样高压气体被封闭在所需要的腔体内,完成了
    封闭高压的要求。当外界空气吸入时(吸气),缸体15活塞10向右运动使缸内气体
    形成负压,装于上方的单向阀16工作,推动镶有“O”型密封圈164一侧的金属垫163
    移动(按图5出气方向移动),密封圈也随之移动,单向阀体16处于打开状态,外
    界空气通过气体通道被吸入缸体15内;在整个过程中腔体密封161把高压气体和外
    部环境隔离开,同时通过与之相连的弹力臂162支撑金属垫163和1密封圈64,形成
    整体密封。由于在泵体14每端都有两个单向阀体16互相反向安装,一个控制吸气,
    另一个控制排气,这样在活塞10的往复运动中形成气体一个方向运动,当气体被放
    置在密闭空间时产生压缩气体。

    该结构微型压力泵在工作时,电机11带动偏心轴12转动,偏心轴12上的驱动
    销通过摆杆13和螺钉111拉动活塞杆10,使得活塞杆10可以往复运动?;钊?0
    通过两端安装的密封圈19与缸体15形成密封;以左侧气缸部分为例,说明高压气体
    的产生过程:当活塞杆10向右边运动时,左侧缸体15内部的空间迅速增大,在缸体
    15内部形成负压,使得左侧上部的单向阀体16处于吸气状态(反向放置单向阀芯打
    开),外部的空气被吸入缸体15,摆杆13运行到右侧极限位置,该反向放置的单向
    阀体16关闭,完成吸气过程;当活塞杆10向左运动时,左侧缸体15内部的密封气
    体受到压缩,压力逐步升高,使左侧下部的单向阀体16处于排气状态(正向放置单
    向阀芯打开),将压缩空气排出,运动到左侧极限位置,该正向放置的单向阀体16
    关闭,完成排气(输出高压压缩气体)过程。电机带动偏心轴12,再通过摆杆13带
    动活塞杆10往复运动,吸气过程和排气过程不断重复进行,气体不断被压缩,产生
    高压气体。而对称双向放置气缸15和15’可在一个循环中完成两次从外界吸入空气
    与将缸内压缩气体排出,也提高了效率。

    气体压力发生单元1为本发明中的高压产生端,利用微型压力泵从外界吸入空气、
    压缩空气并将压缩气体通过管道排出产生高压,再配合压力控制器和压力标准器实现
    压力的实时测量与传输,通过对压力的自动测量与控制调节,在压力输出端口发生或
    产生出某一准确的气体压力,将其作为标准压力,提供给被校准压力仪表。

    压力控制单元2通过压力控制器和单片机系统实现对气体压力的控制。如图3所
    示,压力控制器的气路部分包括进气阀21、缓冲器22、微压调节机构23、排气阀24(布
    设位置参见图1)、消音器25、以及一个标准压力输出端29,标准压力输出端29并联
    连接被检表的压力接头27和连接压力标准器的压力接头26,当标准压力器为标准表
    时,该标准表60直接连在该压力接头26上,并通过手动的方式通过更换不同量程的
    标准表60来对相应量程的被检表进行校准;而当标准压力器为压力???压力传感
    器)时,压力接头26分别通过多个电磁阀31或32连通压力???1或62,并通过一
    阀门切换电路30切换不同量程的压力???1或62;以上部件分别气路连通(图3中
    粗线条表示气路)。压力控制器2的控制部分包括压力调控驱动电路20和阀门切换
    电路30;单片机系统包括加载有压力控制算法以及电信号(电压、电流)算法的控制
    芯片28,并配置多个接口如数字通讯接口(与标准表60或通过传感器切换元件连接
    压力???1和62)、显示器接口(与显示器91连接)、键盘接口(与键盘92连接)
    以及方便必要时与外接设备连接的RS232接口95等;压力调控驱动电路20与供电单
    元以电源线连接(图3中以中等粗细线条表示),并分别与进气阀21、微压调节机构
    23、排气阀24以及控制芯片28以信号线连接(图3中细线表示信号线,用于压力控
    制),在使用图4所示的微型压力泵作为气体压力发生单元1时,压力调控驱动电路
    20还与微型压力泵的电机11信号线连接以控制其运转;阀门切换电路30与多个电磁
    阀31和32以及控制芯片28以信号线连接(图3中细线表示)以通过电磁阀的启闭
    控制压力??榈墓ぷ?。

    进气阀21连通微型压力泵1的高压气体输出管路作为压力控制器的压力输入端,
    压力控制器的压力输出端29为并联的两个压力接头26、27,缓冲器22为一个具有固
    定形状(如椭圆柱形状)的压力容腔,主要用于过滤由进气阀21进入的气流波动,
    稳定和存储气体压力;通过缓冲器22的气体进入微压调节机构23,该微压调节机构
    23包括一气缸以及装于该气缸中的柱塞,柱塞与一螺旋机构相连(可参考
    ZL200720190548.2自动微压力发生器结构),螺旋机构与压力调控驱动电路20连接,
    受压力调控驱动电路20控制进给,在螺旋机构驱动下,柱塞在气缸中产生直线位移
    运动,从而改变气缸内气体压缩体积并将压缩空气输出,输出的气体压力通过该微压
    调节机构23后实现压力的准确控制与调节。排气阀24装设在输出管路上用以排放气
    体压力,其受压力调控驱动电路20控制启闭进行气体压力排放的调节,其还可以连
    接一消音器25,目的是消除气体压力排放时的气流摩擦声响。压力接头26、27与排
    气阀24气路并联以保证输出压力相同。压力调控驱动电路20的控制功能是由单片机
    系统的控制芯片28驱动完成,主要对进气阀21、排气阀24的开关状态实施电动控制,
    实现气体流入或排放的压力调控;以及通过控制螺旋机构的进给对微压调节机构23
    中柱塞的位移运动实施控制,通过气缸中气体压缩体积改变实现输出压力的调控。

    单片机系统包括嵌入的控制芯片28以及显示器接口、键盘接口以及数字通讯接
    口,还可设RS232接口95,控制机芯片28中嵌入压力控制算法(如公知的专用自适
    应PID控制算法)以及电信号(电压、电流)算法,该单片机系统的数字通讯接口,
    当标准压力器为标准表时,可以直接接收标准表60显示并返回的压力数值,而当标准
    压力器为多个压力???量程不同)时,通过??榍谢辉?如定位器)将已定位的
    压力???1或62的压力数值通过数字通讯接口返回控制芯片28,通过与芯片中预先
    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20,由压力调控驱动电路20实现对进气阀21、排气阀24
    和微压调节机构23的控制,实施压力精确发生的反馈控制;控制芯片28与压力调控
    驱动电路20、阀门切换电路30及压力标准器6组成了压力输出控制单元,进行压力
    输出的实时控制;控制芯片28与压力调控驱动电路20、测量仪表7、单片机系统外接
    显示屏91及键盘92组成了压力测控单元,由键盘92输入设定压力和程控操作数据参
    数,由标准表60或显示屏91显示压力控制结果和曲线??刂菩酒?8还与电信号检测
    单元5连接,实施对被检表输出电信号的检测与校准(参见图3,细线表示信号连接)。
    RS232接口95留作有条件的检测环境中使用,可与其它外接设备如外接计算机(参见
    图2所示)、打印机等连接。

    压力控制单元2这样工作:按被校准压力表7的量程设定压力值,并作为设定压
    力控制值,由键盘92将该压力控制值输入控制芯片28;压力调控驱动电路20驱动微
    型压力泵的电机11工作产生高压气体,通过压力接头26连接的标准表60读数(或通
    过阀门切换电路30选择与被校准压力表7的量程匹配的压力传感器61或62记录),
    并将该输出压力数值返回控制芯片28;控制芯片28将输出压力与压力控制值比较,
    根据差值进行控制量计算,并将计算的控制量输送给压力调控驱动电路20,由压力调
    控驱动电路20对进气阀21、排气阀24和微压调节机构23实施控制,直至输出压力
    值与设定的压力控制值相等,完成输出压力的精准控制。

    由此,压力控制单元在封闭的压力校准管路中,通过多路压力控制调节阀(进气
    阀、排气阀)及微压调节机构的精细调节,对气体压力进行设定控制,在压力输出端
    口输出准确的气体压力。依据该输出准确的气体压力值,来对被校准压力表进行压力
    的准确校准。

    供电单元3,主要为仪器自带电池组,可持续供电,此时无需外接电源,使携带
    现场成为可能;在有供电条件的现场,供电单元也可以连接至外接电源(参见图2),
    通过外接电源供电;另外,外接电源还可以对电池组实施充电。

    本发明中所用电池组供电单元可为常规直流供电系统,优选具有电池供电监测、
    控制及?;?、电池组供电和充电的控制功能的供电系统,其中使用ZL200620119089.4
    “一种供电充电电路”中的供电/充电控制电路,参见图6所示,其中AC/DC电源端
    与外接电源相连,仪表供电端为电流输出端,按图2所示分别给压力校验仪中其它单
    元送电。该供电单元能确保直流供电性能好,无供电间断;对电池的充电性能好,使
    电池使用安全,工作寿命长,用于压力校验仪中使之检测准确、安全可靠,工作时间
    长,便于携带现场使用。

    压力检测单元4,至少包括两种量程的压力标准器,以便对不同量程的被检表均
    可以进行校准,压力标准器6装接在压力控制器的压力输出端29之一压力接头26上,
    被检表7装接在压力控制器的压力输出端29另一压力接头27上。压力标准器6可以
    为精密数字压力表、数字压力校准仪、(绝压)数字压力表、或智能数字压力校准仪,
    统称标准表60,也可以为压力???压力传感器61和62);如为标准表,需配备多
    块不同量程的标准表头,在压力接头26处以手动方式更换;如为压力???,多个压
    力???1或62可通过各自连接的电磁阀31或32固设连通压力接头26。将压力标准
    器6(标准表或压力???接入压力接头26上,针对不同的压力范围,更换相对应量
    程的压力标准器(如图1中所示,可以使用以实线表示连通的压力???,也可以更换
    使用以虚线表示连通的标准表)使压力测量和控制范围不受限定,测量准确度不受量
    程的影响。压力标准器6与压力控制器信号连接(参见图3),在封闭的压力校准回
    路中对气路压力进行实时测量(观测),将其连续压力测量的数据,实时传输给控制
    芯片28,用于对输出压力实时控制,并将某一压力设定点最终控制的测量结果,作为
    压力校准的标准值,用于对输出标准压力的赋值,由显示屏进行显示。

    电信号检测单元5,在采用标准表60作为压力标准器6时,可采用数字压力校验
    仪(本公司前期发明专利ZL200610114103.6)作为标准表,该数字压力校验仪自带电
    信号检测功能,其与压力控制单元2的控制芯片28结合,在对被检表进行压力校准
    的同时,还对其输出电信号进行检测校准,实施压力和电信号的集成校准,实现全自
    动化压力校准。

    在采用压力???61、62)作为压力标准器时,参照ZL200610114103.6数字压力
    校验仪的电信号检测电路,提供标准电信号检测电路,以测量压力仪表输出的电信号,
    与压力传感器和压力控制器集成结合,在对被检表进行压力校准的同时,还对其输出
    电信号进行检测校准,实施压力和电信号的集成校准,实现便携式全自动化压力校准。

    该电信号检测电路参见图7所示,当压力控制单元的标准压力施加给被检表时,
    会在其压力开关信号输入端子71和电信号输入输出端72产生电信号,压力开关信号
    输入端子71和电信号输入端子72分别连接信号放大器52,将产生的电信号输入给信
    号放大器52,电信号经信号放大器52的信号放大处理后,输入给与其相连接的A/D
    转换器51,再经过A/D转换器51将电信号转换为数字信号,数字信号又输入给与其
    相连接的控制芯片28,在控制芯片28中,经预设于控制芯片28中的计算公式计算,
    得出检测的电信号数值,或得到压力开关通断的状态信息,并通过显示器91显示。
    此时,电信号检测数值,即可作为压力仪表输出的电信号显示值,同时也作为对压力
    仪表输出电信号的校准值,用于判断压力仪表输出电信号值与标准值相差的准确程
    度,或用于判断压力仪表输出电信号值与规定数值是否相符。电信号校准数据,还将
    存入控制器芯片28的存储器中。

    压力开关通断的电信号信息,还在控制芯片中,用于测量对应状态时的压力输出
    数值的程序判断。

    在实际的仪表使用时,由于人员操作不慎,可能会接错电信号线,此时,输入的
    电信号会损坏信号放大器。为此,特增设了输入?;さ缏?3,输入的各电信号经输入
    ?;さ缏?1的?;ず?,再进入信号放大器52和进入A/D转换器51,避免电路损坏。
    输入?;さ缏?3的原理是当输入信号出现问题时,输入?;さ缏?3会发生阻抗变化,
    形成防护回路,避免过强电信号损坏信号放大器52和A/D转换器51,当撤消输入信
    号后,输入?;さ缏?3会恢复原阻抗状态。输入?;さ缏?3可以直接从市场购得。

    电信号检测单元5的标准电信号检测电路,对被校准压力仪表输出的电信号(电
    流、电压、开关脉冲等信号)实施高准确度的测量校准或检测,由显示屏显示电信号
    校准检测结果和曲线。

    以上各单元相互联系并组装于壳体内,各单元的摆放并无特别限制(图1所示仅
    为一种具体组装形式),以方便使用为原则,如显示器、键盘和电源开关、信号输出
    孔、RS232接口等可以直接设在壳体表面,高压气体发生单元1的进气端96、压力控
    制器2的排气端24、压力接头26以及标准压力器6、压力接头27以及被检表7分别
    伸出壳体9之外;当然壳体上还可以设盖体、把手、背带等方便携带的配件,以此形
    成结构紧凑、便于携带的现场全自动压力校验仪。

    本发明现场全自动压力校验仪无需外接气瓶,气体压力发生单元产生压缩空气,
    输入压力控制器封闭的压力校准管路中,通过气体压力控制单元对自发生的气体压力
    进行自动测量与控制调节,在压力输出端口,输出某一准确的气体压力,将其作为标
    准压力提供给被校准压力仪表,实施高准确度的测量校准;它采用自身电池供电,无
    需外接交流电源。该全自动压力校验仪在实现自动化校准压力仪表,显著提高工作效
    率的同时,大大缩小了自身重量和体积,便于携带现场,对于大量现场使用的压力仪
    表可以实施现场校准。

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    本文标题:多量程现场全自动压力及电信号校验仪.pdf
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