一種多通道智能壓力變送器校驗(yàn)儀研究

摘要:隨著工業(yè)自動化發(fā)展程度越來越高，壓力變送器的應(yīng)用也越來越普遍，每年壓力變送器檢定臺件數(shù)也呈現(xiàn)倍速增長，提高檢定工作效率成為當(dāng)務(wù)之急。為了應(yīng)對此種狀況，針對壓力變送器的檢定過程，設(shè)計(jì)了一種具有多通道測量功能的精度高智能壓力變送器校驗(yàn)儀,同時(shí)具備Hart通信功能。在檢定過程中，能夠同時(shí)測量多臺壓力變送器輸出電信號，從而提高檢定工作效率。
一、概述
　　主要針對壓力變送器檢定過程中效率低下的問題，研制了一種多通道校驗(yàn)儀，可以同時(shí)對多臺變送器輸出電信號進(jìn)行測量，同時(shí)保證了測量精度滿足檢定規(guī)程的要求，并且具有Hart功能，可對變送器的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。
二、設(shè)計(jì)原理及研究成果
1.設(shè)計(jì)原理圖
　　在設(shè)計(jì)過程中，電子電路的設(shè)計(jì)是整體工作的核心部分。由于所設(shè)計(jì)的校驗(yàn)儀要用在檢定過程中，那么測量精度就一定要滿足檢定規(guī)程的要求。項(xiàng)目的關(guān)鍵問題是如何在保證測量精度的前提下，實(shí)現(xiàn)多通道實(shí)時(shí)測量。在電子電路設(shè)計(jì)與元器件選型上，要避免外界環(huán)境及各通道間相互干擾對測量精度的影響，從而實(shí)現(xiàn)精度高、高效率測量。
　　多通道智能壓力變送器校驗(yàn)儀原理如圖1所示，由采樣電路、信號調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換電路、Hart通信調(diào)制解調(diào)電路及嵌入式人機(jī)交互系統(tǒng)等電路組成。
 
2.研究成果
　　通過本項(xiàng)目的實(shí)施，研制多通道智能壓力變送器校驗(yàn)儀樣機(jī)-臺(見圖2)，可以同時(shí)對四臺壓力變送器輸出的電信號進(jìn)行測量，測量精度滿足JJG882-2019《壓力變送器檢定規(guī)程》的要求。其具備良好的適配性能，主要技術(shù)指標(biāo)如下:(1)電流測量范圍:0~30mA,精度等級:0.05級。(2)電壓測量范圍:0~10V,精度等級:0.05級。(3)具備四個(gè)通道同時(shí)測量功能，液晶實(shí)時(shí)顯示四路測量結(jié)果。(4)帶有Hart通信功能，代替Hart數(shù)表和手操器產(chǎn)品，對帶Hart協(xié)議的壓力變送器能進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。
三、多通道智能壓力變送器校驗(yàn)儀性能測試實(shí)驗(yàn)
1.校驗(yàn)儀的測量精度是檢定工作的核心，在校驗(yàn)儀樣機(jī)交付使用的第一時(shí)間，便送至甘肅省計(jì)量研究院電磁計(jì)量所進(jìn)行校準(zhǔn)。
　　依據(jù)校準(zhǔn)證書出具的數(shù)據(jù)，此次設(shè)計(jì)的多通道智能壓力變送器校驗(yàn)儀四個(gè)通道完全達(dá)到了預(yù)期精度等級(0.05級)，可以滿足壓力變送器日常檢定需要。在測試使用一年后，再次送檢至甘肅省計(jì)量研究院電磁計(jì)量所校準(zhǔn)。根據(jù)兩次校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，選取了10mA測量點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，具體數(shù)值如表1所示。根據(jù)預(yù)期精度0.05級的要求，可以判斷其穩(wěn)定性也達(dá)到了作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的條件。
 
2.在樣機(jī)交付使用后對其性能進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)，現(xiàn)場試驗(yàn)照片如圖2、圖3所示。
　　通過多次使用和測試，對其操作系統(tǒng)、界面進(jìn)行優(yōu)化，并形成最終版本。
 
 
　　圖3所示是傳統(tǒng)壓力變送路檢定過程接線圖，由圖中可以看出，傳統(tǒng)的校驗(yàn)儀只能測量一臺壓力變送器的輸出。而設(shè)計(jì)的多通道智能壓力變送器校驗(yàn)儀，實(shí)現(xiàn)了四通道同時(shí)測量，如圖2所示，且測量結(jié)果互不干擾，提高了工作效率。多通道智能壓力校驗(yàn)儀具備完整的Hart通信功能,可以代替Hart數(shù)表和手操器產(chǎn)品，對帶Hart協(xié)議的壓力變送器能進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。
四、結(jié)束語
　　壓力變送器作為工業(yè)生產(chǎn)過程中重要的監(jiān)控儀表，應(yīng)用越來越普遍。對于需要進(jìn)行大批量、周期檢定的各個(gè)壓力計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，提高工作效率是當(dāng)務(wù)之急。設(shè)計(jì)的多通道智能壓力變送器校驗(yàn)儀，根據(jù)壓力變送器的檢定過程，設(shè)計(jì)了多個(gè)通道同時(shí)精確測量，且取不干擾，較好地解決了這一問題，為壓力變送器的日常檢定提供了一種全新的思路、方向。