基于PPC4E数字式压力控制器的压力仪表自动检定/校准技术研究

2014-04-26郑金娟郭勇冠

计测技术 2014年3期

郑金娟，郭勇冠

(中国飞行试验研究院，陕西西安710089)

0 引言

压力是工业生产中的重要参数，压力检测设备被广泛应用于航空工业的各类控制及测试系统。尤其近几年我国航空工业高速发展，型号试飞任务繁重，对压力参数的计量工作提出了更高的要求。计量工作必须保证整个飞行试验过程中参数量值的统一性、测试数据的准确性及各类仪器设备的安全性、可靠性。因此，迫切需要在检定/校准工作中减少人为因素的影响，提高计量工作的准确度和效率。

1 实验室用PPC4E简介

PPC4E是美国FLUKE公司推出的一款数字式压力控制器，旨在实现从校准实验室到制造业中的高性能通用气体压力校准。作为压力标准器，能够实现压力的全自动控制，其融合了最佳特性、测量技术和来自DHI部门的专利PPC压力控制技术，可提供极为广泛的压力量程覆盖范围，实现绝压、表压和双向表压模式的任意切换，其提供的±0.02%不确定度水平适用于最常见的计量检定/校准工作。同时，PPC4E配置的RS－232及IEEE－488.2远程接口能够方便的实现与计算机的通讯。

结合日常计量工作以及实验室现有设备，本文主要介绍了实验室用0～7 MPa PPC4E数字式压力标准装置在计量中的应用及其基于LabVIEW平台的自动化计量技术。PPC4E数字式压力标准装置主要由氮气瓶、真空泵、PPC4E控制器、油气分离装置和被检压力仪表接口构成，其结构图如图1所示。油气分离装置能够隔离被检设备带来的油污染，防止PPC4E装置及其连接管路受到污染，三个被检压力仪表接口分别配有不同尺寸的转接口，确保该装置可以连接不同类型的压力仪表。

在手动计量检定压力仪表时，通过PPC4E控制器的面板选定量程、单位和压力目标值，等待压力达到目标值后手动记录被检仪表和标准器值，如此单点设定，单点检定。对于较多检定点时，每一次都需要重新设定、等待并记录，因此采用这种手动方式比较费时费力，型号试飞任务繁重时很难提供及时有效的保障。而如果能够利用LabVIEW软件编程实现自动循环分点检定/校准，自动采集，对于不能实现远程控制的仪表可以手动输入数据，并且自动对数据进行处理，生成相应的记录和报告，将会极大的提高科研试飞仪表检定/校准的保障能力和效率。

图1 PPC4E标准装置结构图

2 基于PPC4E实现自动检定/校准

2.1 系统组成

依据PPC4E压力标准装置自身特性对其进行远程控制，实现自动检定/校准。其系统主要由PPC4E标准装置、数据采集单元、计算机、打印机、以及被检压力仪表组成，采用串口通讯保证准确快速的数据交换。改造方案框图如图2所示。

图2 改造方案框图

2.2 工作原理

安装前必须对被检仪表进行检查，包括外观、铭牌以确定产品的名称、规格型号、准确度等级、测量范围以及额定工作压力和输出信号等技术指标。同时，用改变输入压力的方法对输出信号上下限值进行调整，保证与理论输出上下限值保持一致，以压力传感器或变送器为例，一般是通过调节“零点”和“满量程”来实现。最后还要对实验室的温湿度进行检查以确定是否满足实验环境要求。

被检仪表如果是传感器或者变送器，安装完成后必须进行至少15 min的通电预热，这时可以将被检仪表的基本信息输入LabVIEW测试软件中，然后在程序控制下，压力控制器从下限开始等间隔加压，待压力达到某一设定值时持续稳定5 s，压力控制器发出压力到限信号并传送至计算机，计算机测试软件自动进行数据采集、记录后给压力控制器发出指令，开始下一个校准点的测试。当压力值达到设定的上限之后，压力控制器在计算机的控制下，LabVIEW软件程序开始反行程逐点测量，直到回到下限值完成一个循环。如此进行三个循环，测试完成。计算机通过LabVIEW软件对数据进行处理之后得出检定/校准结果，实现自动化检定/校准。