摘 要:依據(jù)guojia檢定規(guī)程利用 iPlot 控件設(shè)計(jì)出壓力變送器自動(dòng)化檢定系統(tǒng),遠(yuǎn)程操作 Fluke PPC4 壓力控制器和 34401 數(shù)字多用表,實(shí)現(xiàn)壓力變送器的自動(dòng)化檢定。
《JJG882 -2015 壓力變送器檢定規(guī)程》中定義:壓力變送器是一種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)化輸出信號(hào)的儀表,而且其輸出信號(hào)與壓力變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關(guān)系(通常為線性函數(shù))。主要用于工業(yè)過(guò)程壓力參數(shù)的測(cè)量和控制,差壓變送器常用于流量的測(cè)量。壓力變送器自動(dòng)化檢定系統(tǒng)應(yīng)用 Fluke PPC4 動(dòng)態(tài)控制精密壓力源,利用六位半數(shù)字多用表 KEITHLEY 34401采集變送器實(shí)時(shí)輸出的 mA 值,通過(guò) iPlot 控件繪出實(shí)時(shí)壓力、mA、%曲線,并參照變送器線性輸出特性,繪制出線性度示圖及滿量程誤差趨勢(shì)圖,下圖 1 為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
1 PPC4 壓力控制器
PPC4 是一款單機(jī)壓力控制器,適用于設(shè)置和控制氣體壓力至一個(gè)密閉的容器,常見(jiàn)于壓力測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn)和測(cè)試。其內(nèi)部配有高精度石英標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器,使其能夠以非常低的測(cè)量不確定度來(lái)測(cè)量壓力。PPC4 可以由用戶使用前面板的顯示屏、鍵盤(pán)和功能鍵進(jìn)行本地操作控制,或者通過(guò)一臺(tái)計(jì)算機(jī)利用 RS232 接口或 IEEE -488. 2 接口采用 ASCII 字符命令進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。例如,遠(yuǎn)程設(shè)置壓力命令:“PS n (,V)”發(fā)送 “PS 1000”即遠(yuǎn)程操作 PPC4 輸出標(biāo)準(zhǔn)1000. 000 kPa 壓力值。
2 34401 數(shù)字多用表
KEITHLEY 34401 是一款高性能六位半數(shù)字多用表?梢赃M(jìn)行手動(dòng)測(cè)試或自動(dòng)測(cè)試,自動(dòng)測(cè)試情況下,需將儀表與 PC 通過(guò) RS232 或 GPIB488 調(diào)試線連接,并將儀表設(shè)置為 Remote 遠(yuǎn)程工作模式。34401 本身支持 SC-PI 語(yǔ)言,SCPI 是一種用于儀表自動(dòng)化測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)命令格式。如:
VaComm1 - > WriteText("*IDN? n"); 命令可以讀取儀表的硬件版本、軟件版本、產(chǎn)品序列號(hào)等信息;Va-Comm1 - > WriteText("*RSTn"); 命令可以遠(yuǎn)程重啟34401 設(shè)備;VaComm1 - > WriteText( " SYSTem:REMote n");命令讓 34401 處于遠(yuǎn)程工作模式。
3 自動(dòng)化檢定程
壓力變送器自動(dòng)化檢定系統(tǒng)的核心技術(shù)在于系統(tǒng)的上位機(jī)軟件部分,在表格控件中動(dòng)態(tài)添加“采集”按鍵功能,點(diǎn)擊采集即可以將當(dāng)前壓力點(diǎn)變送器的實(shí)時(shí)輸出mA 值采集到按鍵所在的表格中,界面直觀且易于操作。if (AdvStringGrid1 - > HasButton(ACol,ARow) == false){AdvStringGrid1 - > AddButton ( ACol,ARow,60,18,"采集",haCenter,Advgrid::vaCenter);}
圖 2 為檢定壓力點(diǎn)輸出 mA 的上位機(jī)采集部分界面圖,圖 3 為壓力變送器檢定報(bào)告圖。
曲線控件可以逐個(gè)標(biāo)注出橫坐標(biāo)為壓力值,縱坐標(biāo)為電流值的檢定點(diǎn),依次在圖上標(biāo)注出來(lái),理論上壓力量程百分比與電流輸出百分比是等值的,即圖中紅線為 45度夾角的直線。出于傳感器自身誤差、溫漂及 mA 輸出精度影響,檢定點(diǎn)會(huì)在紅線周圍分布,由此可以直觀的看出變送器的線性化輸出特性,對(duì)于單好的傳感器可以利用#小二乘法擬合出線性方程繪制,如圖 4 中紅色直線。
double P,mA; / /繪制壓力點(diǎn)
/ /iXYPlot1 - > Table[0]- > AddRow(); / /地衣點(diǎn)
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 點(diǎn)
/ /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;
……
圖 5 為檢定系統(tǒng)實(shí)時(shí)多通道采集曲線圖,根據(jù)各個(gè)通道的量程分別設(shè)置坐標(biāo)上下限值,如壓力(0 ~ 2. 5)Mpa、電流(4. 0 ~ 20. 0)mA、百分比(0 ~ 100. 0)%,三個(gè)通道的橫坐標(biāo)都是系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間。
iAnalogDisplay1 - > Value = P;
iAnalogDisplay2 - > Value = mA;
iAnalogDisplay3 - > Value = percent;
iPlot2 - > Channel[0]- > AddYNow(P);
iPlot2 - > Channel[1]- > AddYNow(mA);
iPlot2 - > Channel[2]- > AddYNow(percent);
當(dāng)表格中的多個(gè)壓力點(diǎn)采集完成后,依據(jù)《JJG882 -2015 壓力變送器檢定規(guī)程》對(duì)單點(diǎn)的系統(tǒng)誤差、上下行程回差及整個(gè)檢定過(guò)程多點(diǎn)的系統(tǒng)誤差及回差進(jìn)行計(jì)算,上下行程誤差以繪圖的方式顯示在圖 6 所示的誤差分析曲線圖中。
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 結(jié)論
應(yīng)用 iPlot 控件編寫(xiě)出了壓力變送器檢定上位機(jī)軟件,并且應(yīng)用 Fluke PPC4 動(dòng)態(tài)控制精密壓力源,利用六位半數(shù)字多用表 KEITHLEY 34401 采集變送器實(shí)時(shí)輸出的mA 值,以系統(tǒng)集成方式完成了壓力變送器自動(dòng)檢定系統(tǒng)。