【中心內(nèi)容】文章基于在航天器地面模擬試驗中的壓力計量測試需求，針對常用的一種壓力變送器，開發(fā)了一套自動校準(zhǔn)系統(tǒng)。
【引言】
在航天器地面模擬試驗中，壓力計量測試主要應(yīng)用于以下場合：1）動力系統(tǒng)的壓力測試、檢查與密封，如模擬器的充氣，氣瓶的氣密性檢查、置換和增壓；2）地面輔助設(shè)備的壓力測試和控制，如空調(diào)機(jī)組的壓力測試與控制，潔凈壓縮空氣、氮氣、液氧、液氮制取設(shè)備上所涉及的各種壓力的測試與控制[1]。在上述過程中使用到的所有壓力測試儀表的準(zhǔn)確性與可靠性都要通過定期的計量校準(zhǔn)來保證。因此，壓力測試儀表的計量校準(zhǔn)工作是地面模擬試驗的重要保障環(huán)節(jié)。對于測量壓力參數(shù)來說，工業(yè)上普遍采用變送器將壓力轉(zhuǎn)換成電流信號來傳輸模擬量。采用電流信號的原因是不容易受試驗環(huán)境干擾，并且電流源內(nèi)阻無窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響信號質(zhì)量，在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米。目前我們經(jīng)常校準(zhǔn)的為第二代壓力變送器，負(fù)載電阻為0～350 kΩ（如SLK3051系列），輸出模擬直流電流信號4～20 mA。上限取20 mA 是考慮防爆的要求，下限沒有取0 mA 是為了能檢測到數(shù)據(jù)傳輸線是否斷路。壓力變送器的校準(zhǔn)傳統(tǒng)上是通過手動方式來完成的，校準(zhǔn)過程中的操作環(huán)節(jié)多、工作效率低，很容易引入人為誤差。為了提高校準(zhǔn)工作效率和測量精度，我們開發(fā)了一套壓力變送器自動校準(zhǔn)裝置。
1、自動校準(zhǔn)裝置的組成與工作原理
1、1 校準(zhǔn)裝置的組成
該裝置主要由工控計算機(jī)系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、壓力控制器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、運動執(zhí)行系統(tǒng)、被校準(zhǔn)壓力變送器及輔助設(shè)施等組成，如圖1 所示。
1）工控計算機(jī)系統(tǒng)采用研華工控機(jī)，安裝了LabVIEW8.6 軟件和數(shù)據(jù)測控程序。
2）供氣系統(tǒng)用氮氣瓶并配以減壓閥進(jìn)行供氣，提供校準(zhǔn)所需壓力的氣體。
3）壓力控制器系統(tǒng)將所供的氣體按照設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行輸出，用于提供標(biāo)準(zhǔn)的壓力源。
4）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用計算機(jī)和儀器設(shè)備的RS232 通信接口，由數(shù)據(jù)測控程序設(shè)定壓力變送器的校準(zhǔn)值。之后計算機(jī)按照RS232 接口通信協(xié)議，采集壓力變送器對應(yīng)的顯示數(shù)值并保存，以方便校準(zhǔn)證書的處理。
5）運動執(zhí)行系統(tǒng)把壓力標(biāo)準(zhǔn)值傳給被檢定的壓力變送器，來實現(xiàn)校準(zhǔn)。
1.2 壓力自動校準(zhǔn)過程
1）根據(jù)壓力變送器的測量范圍和精度，選擇校準(zhǔn)點的個數(shù)。應(yīng)按量程基本均勻分布，一般包括上限值和下限值（或其附近10%輸入量程以內(nèi)）在內(nèi)的不少于5 個校準(zhǔn)點。測量精度優(yōu)于0.1 級和0.05級的壓力變送器應(yīng)不少于9 個校準(zhǔn)點。
2）根據(jù)輸入壓力對壓力變送器輸出下限值和上限值進(jìn)行調(diào)整，使其與理論的下限值和上限值相一致，完成對壓力變送器“零點”和“滿量程”的校準(zhǔn)。
3）校準(zhǔn)前，把產(chǎn)品名稱、型號規(guī)格、測量范圍、準(zhǔn)確度、測量點數(shù)分別輸入到計算機(jī)的虛擬儀器測控軟件中，然后開始正式校準(zhǔn)。在計算機(jī)控制下，壓力控制器從測量下限開始自動等間隔加壓。當(dāng)壓力達(dá)到某個設(shè)定值并持續(xù)穩(wěn)定2 s 后，壓力控
制器發(fā)出反饋信息給計算機(jī)，虛擬儀器軟件程序讀取被校準(zhǔn)壓力變送器的輸出電流值；對此數(shù)據(jù)進(jìn)行保存之后，計算機(jī)給壓力控制器發(fā)出指令，開始進(jìn)行下一個校準(zhǔn)點的測試。當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定的測量上限后，虛擬儀器軟件程序開始自動逐點減壓反行程測量，直至回到零點完成一個循環(huán)。
4）測試結(jié)束后由虛擬儀器軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得出校準(zhǔn)結(jié)果，同時可由打印機(jī)打印出原始記錄及校準(zhǔn)證書。
