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压力变送器自动化检定技术的研究与实现
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压力变送器自动化检定技术的研究与实现

时间:2017-11-29

 摘 要:依据国家检定规程利用 iPlot 控件设计出压力变送器自动化检定系统,远程操作 Fluke PPC4 压力控制器和 34401 数字多用表,实现压力变送器的自动化检定。2AW压力变送器_差压变送器_金沙平台开户网站_温度变送器

 
        《JJG882 -2015 压力变送器检定规程》中定义:压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标化输出信号的仪表,而且其输出信号与压力变量之间有一给定的连续函数关系(通常为线性函数)。主要用于工业过程压力参数的测量和控制,差压变送器常用于流量的测量。压力变送器自动化检定系统应用 Fluke PPC4 动态控制精密压力源,利用六位半数字多用表 KEITHLEY 34401采集变送器实时输出的 mA 值,通过 iPlot 控件绘出实时压力、mA、%曲线,并参照变送器线性输出特性,绘制出线性度示图及满量程误差趋势图,下图 1 为系统的结构示意图。
 压力变送器自动化检定结构示意图
1 PPC4 压力控制器
        PPC4 是一款单机压力控制器,适用于设置和控制气体压力至一个密闭的容器,常见于压力测量仪器的校准和测试。其内部配有高精度石英标准压力传感器,使其能够以非常低的测量不确定度来测量压力。PPC4 可以由用户使用前面板的显示屏、键盘和功能键进行本地操作控制,或者通过一台计算机利用 RS232 接口或 IEEE -488. 2 接口采用 ASCII 字符命令进行远程控制。例如,远程设置压力命令:“PS n (,V)”发送 “PS 1000”即远程操作 PPC4 输出标准1000. 000 kPa 压力值。
 
2 34401 数字多用表
        KEITHLEY 34401 是一款高性能六位半数字多用表。可以进行手动测试或自动测试,自动测试情况下,需将仪表与 PC 通过 RS232 或 GPIB488 调试线连接,并将仪表设置为 Remote 远程工作模式。34401 本身支持 SC-PI 语言,SCPI 是一种用于仪表自动化测试的标准命令格式。如:
VaComm1 - > WriteText("*IDN? n"); 命令可以读取仪表的硬件版本、软件版本、产品序列号等信息;Va-Comm1 - > WriteText("*RSTn"); 命令可以远程重启34401 设备;VaComm1 - > WriteText( " SYSTem:REMote n");命令让 34401 处于远程工作模式。
 
3 自动化检定程
        压力变送器自动化检定系统的核心技术在于系统的上位机软件部分,在表格控件中动态添加“采集”按键功能,点击采集即可以将当前压力点变送器的实时输出mA 值采集到按键所在的表格中,界面直观且易于操作。if (AdvStringGrid1 - > HasButton(ACol,ARow) == false){AdvStringGrid1 - > AddButton ( ACol,ARow,60,18,"采集",haCenter,Advgrid::vaCenter);}
mA 上位机界面图 
        图 2 为检定压力点输出 mA 的上位机采集部分界面图,图 3 为压力变送器检定报告图。
压力变送器检定报告图 
        曲线控件可以逐个标注出横坐标为压力值,纵坐标为电流值的检定点,依次在图上标注出来,理论上压力量程百分比与电流输出百分比是等值的,即图中红线为 45度夹角的直线。出于传感器自身误差、温漂及 mA 输出精度影响,检定点会在红线周围分布,由此可以直观的看出变送器的线性化输出特性,对于单好的传感器可以利用非常小二乘法拟合出线性方程绘制,如图 4 中红色直线。
 
double P,mA; / /绘制压力点
/ /iXYPlot1 - > Table[0]- > AddRow(); / /第一点
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 点
 
/ /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;
……
 检定系统实时采集多通道曲线图
        图 5 为检定系统实时多通道采集曲线图,根据各个通道的量程分别设置坐标上下限值,如压力(0 ~ 2. 5)Mpa、电流(4. 0 ~ 20. 0)mA、百分比(0 ~ 100. 0)%,三个通道的横坐标都是系统的当前时间。
iAnalogDisplay1 - > Value = P;
iAnalogDisplay2 - > Value = mA;
iAnalogDisplay3 - > Value = percent;
iPlot2 - > Channel[0]- > AddYNow(P);
iPlot2 - > Channel[1]- > AddYNow(mA);
iPlot2 - > Channel[2]- > AddYNow(percent);
 压力变送器误差分析曲线图
        当表格中的多个压力点采集完成后,依据《JJG882 -2015 压力变送器检定规程》对单点的系统误差、上下行程回差及整个检定过程多点的系统误差及回差进行计算,上下行程误差以绘图的方式显示在图 6 所示的误差分析曲线图中。
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 结论
        应用 iPlot 控件编写出了压力变送器检定上位机软件,并且应用 Fluke PPC4 动态控制精密压力源,利用六位半数字多用表 KEITHLEY 34401 采集变送器实时输出的mA 值,以系统集成方式完成了压力变送器自动检定系统。
 
 
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