某型壓力傳感器測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

任常斌，郜 鵬，李興隆，梁 琦，賀艷萍

（中國(guó)人民解放軍第4328工廠軍械技術(shù)研究室，山西長(zhǎng)治 046011）

0 引言

為了適應(yīng)對(duì)壓力傳感器的快速檢測(cè)、調(diào)節(jié)和修理，本文根據(jù)某型壓力傳感器確定被測(cè)試項(xiàng)目，重點(diǎn)對(duì)被測(cè)參數(shù)進(jìn)行分析，采用研華IPC-610H工控機(jī)，TESCOM ER3000的電子壓力控制器設(shè)計(jì)方案。軟件采用LabVIEW，完成編輯、編譯、連接、調(diào)試等開發(fā)。將測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)形成報(bào)表、自動(dòng)存儲(chǔ)且可查閱，并以Excel格式進(jìn)行測(cè)試記錄輸出，方便保存、打印。

1 整體設(shè)計(jì)思路

本測(cè)試儀專用性強(qiáng)，對(duì)可靠性、安全性要求高，測(cè)試儀控制氣路來模擬產(chǎn)生水壓環(huán)境，通過氣壓的變化來激勵(lì)壓力信號(hào)器產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過與技術(shù)規(guī)范數(shù)據(jù)比對(duì)得出相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果，并將結(jié)果顯示在液晶顯示器上［1］。原理框圖見圖1。

圖1 測(cè)試儀原理框圖

1.1 工控機(jī)

工控機(jī)采用研華IPC-610H，機(jī)箱采用全鋼19寸4U標(biāo)準(zhǔn)，底板為14槽工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)無源底板PCA-6114P4-C，電源采用250 W工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電源PS-250ATX-ZE，主板采用PCA-6010V支持雙通道DDR2 667 SDRAM，最高可達(dá)4 GB，G2版本支持CF插槽和DVI接口;符合PICMG 1.0標(biāo)準(zhǔn)，支持LGA 775 Intel Core 2 Duo FSB 1066 MHz處理器，支持雙通道DDR2 667 SDRAM，最高可達(dá)4 GB單GbE LAN via PCIe x1通道COM端口，4 SATA端口，8 USB接口。

1.2 高功率繼電器卡

高功率繼電器卡選取凌華PCI-7260，該板卡包含八個(gè)繼電器輸出通道，每個(gè)通道可切換5 A 250 V的交流電源，或5 A 30 V的直流電源，面板上的可插拔連接器同時(shí)具備高電流切換與易于接線的特性。凌華PCI-7260提供八個(gè)獨(dú)立的數(shù)字輸入通道，并為這些數(shù)字輸入通道設(shè)計(jì)濾波電路，以過濾信號(hào)端可能發(fā)生的突波，提升系統(tǒng)的可靠性。

1.3 A/D卡

A/D卡選取PIS0-813 12位隔離A/D卡。PIS0-813有32個(gè)單端輸入模擬量通道。PIS0-813的隔離電壓高達(dá)3 000 V。本卡是最為經(jīng)濟(jì)的PCI總線A/D卡。它帶有一個(gè)37針D型連接頭，可適用于5 V PCI總線插槽并支持真正的即插即用。PCI總線模擬量輸出卡高分辨率多通道模擬量輸出卡，簡(jiǎn)潔無跳線設(shè)計(jì)，軟件校準(zhǔn)。

1.4 電子壓力控制器

TESCOM ER3000的電子壓力控制器使調(diào)壓閥的出口壓力平穩(wěn)、精確，調(diào)節(jié)速度快，響應(yīng)速度快。ER3000可用PLC或電腦軟件控制，人不必到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，防爆型的設(shè)計(jì)使操作人員可遠(yuǎn)離危險(xiǎn)，且輸出氣流操控的過程均可被控制。

2 氣源組件主要結(jié)構(gòu)及簡(jiǎn)要工作原理

氣源組件是以高壓氣瓶、單向閥、高壓過濾及閥門組成的一個(gè)蓄能氣源。該組件輸入端接入高壓氣體管道，輸出端采用高壓軟管連接到控制柜。高壓氣瓶主要起到蓄能的作用，以適應(yīng)系統(tǒng)用氣的需要;過濾器的作用主要是濾掉顆粒、油漬等雜質(zhì)，滿足用氣露點(diǎn)及清潔度的要求。管道選用1/4英寸的不銹鋼管，滿足氣管強(qiáng)度要求。器件整體安置在機(jī)柜內(nèi)。氣路控制圖見圖2。

圖2 氣源組件氣路控制原理圖

控制組件是該系統(tǒng)的核心，它的主要作用是采用程序控制，控制氣體壓力按不同通道輸出，同時(shí)具有欠壓報(bào)警及過壓保護(hù)，程序調(diào)壓，故障報(bào)警功能。進(jìn)氣控制閥采用一只二位二通電磁閥。程序控制電磁閥對(duì)管路進(jìn)行開關(guān)控制。系統(tǒng)采用美國(guó)TESCOM高精度的氣驅(qū)伺服減壓閥、壓力傳感器和控制器來根據(jù)設(shè)定的壓力自動(dòng)調(diào)壓和調(diào)整。壓力控制器采用TESCOM公司的ER3000型電子壓力控制器，該控制器與相應(yīng)的調(diào)節(jié)閥配合可滿足0～10 MPa范圍的氣壓控制。壓力傳感器選用TESCOM公司相配套的100系列傳感器，工作壓力0～1 000 psi精度等級(jí)0.25，輸出信號(hào)4～20 mA，工作電壓24 VDC。輸出通路均設(shè)有電磁閥排空控制，考慮到管路的簡(jiǎn)潔，輸出電磁閥和排空電磁閥合一，采用DCF6型二位三通電磁閥。主管道采用1/4英寸不銹鋼管，為了安全，每個(gè)壓力支路上設(shè)置一只安全閥?？刂平M件氣路控制見圖3。

圖3 控制組件氣路控制原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)軟件平臺(tái)為L(zhǎng)abVIEW［2］，具有良好的人機(jī)界面，分為系統(tǒng)登陸、傳感器測(cè)試、保存報(bào)表、參數(shù)設(shè)置、檢修系統(tǒng)、在線幫助七個(gè)模塊，測(cè)試界面見圖4。

圖4 測(cè)試界面

3.1 參數(shù)設(shè)置

要求具有管理員權(quán)限，點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置;輸入管理員的操作密碼，進(jìn)入設(shè)置界面;可以更改合格判據(jù)、測(cè)試時(shí)間、添加管理操作者，修改完畢保存后退出即可進(jìn)行其他操作。

圖5 參數(shù)設(shè)置界面

3.2 檢修系統(tǒng)

此項(xiàng)功能主要應(yīng)用于手動(dòng)調(diào)整輸出氣壓，檢測(cè)外接器件或設(shè)備自檢。操作要求具有管理員權(quán)限;點(diǎn)擊系統(tǒng)自檢，輸入管理員的操作密碼，進(jìn)入檢修系統(tǒng)界面;點(diǎn)擊輸入電磁閥，輸入電磁閥動(dòng)作，面板上輸入燈亮，檢查輸入電磁閥動(dòng)作是否正常，輸入壓力顯示是否正常;點(diǎn)擊傳感器輸出電磁閥、信號(hào)器輸出電磁閥可分別檢測(cè)相應(yīng)電磁閥動(dòng)作是否正常;轉(zhuǎn)動(dòng)輸出氣壓調(diào)節(jié)或輸入需調(diào)節(jié)的壓力值，均可實(shí)現(xiàn)壓力的手動(dòng)調(diào)整輸出;使用完畢，點(diǎn)擊退出鍵，即可回到初始界面，進(jìn)行其他操作。

圖6 檢修系統(tǒng)界面

4 結(jié)束語(yǔ)

本測(cè)試儀完成對(duì)某系列水中壓力傳感器的測(cè)試，系統(tǒng)硬件充分考慮了測(cè)量過程的可靠性、實(shí)時(shí)性與安全性，系統(tǒng)軟件充分考慮了算法設(shè)計(jì)的規(guī)范性、人機(jī)交互界面的友好性。經(jīng)過實(shí)際使用，滿足了測(cè)試需求。

［1］柳愛利，周紹磊.自動(dòng)測(cè)試技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［2］陳錫輝，張銀鴻.LabVIEW 8.20程序設(shè)計(jì)從入門到精通［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2007.