航天器環(huán)境試驗中壓力變送器自動(dòng)校準技術(shù)應用

摘要:隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,環(huán)境參數變送器等儀器得到了廣泛使用。依照國家高級別航空標準生產(chǎn)的產(chǎn)品,不單位則瞄準了這個(gè)大市場(chǎng),航天領(lǐng)域是主要目標市場(chǎng),產(chǎn)品應用面較廣，也會(huì )將軍用、民用市場(chǎng)作為目標市場(chǎng)。文章主要介紹了航天器環(huán)境試驗中的壓力變送器自動(dòng)校準技術(shù),結合具體的壓力變送器自動(dòng)校準儀器組織和性能等,分析這一技術(shù)在航天器環(huán)境試驗中的積極作用。
現階段,電子數顯儀器行業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品大幅增長(cháng)主要有兩個(gè)原因:
(1)市場(chǎng)的巨大需求,特別是航空航天、工、重工業(yè)等市場(chǎng)的巨大發(fā)展,引發(fā)了電子數顯儀器市場(chǎng)的迅速增長(cháng)。
(2)電子數顯儀器行業(yè)近幾年迅速向數字化、智能化方向發(fā)展，取得了較快增長(cháng)。從近期中國數顯行業(yè)發(fā)展的情況來(lái)看,勢頭喜人，與全國制造業(yè)-樣,雖然遇到了不少困難，但仍然保持向上發(fā)展的態(tài)勢。其中的自動(dòng)校準技術(shù),是相關(guān)設備儀器適應當前智能制造和生產(chǎn)發(fā)展趨勢下形成的有效技術(shù)之--,對于切實(shí)提升整體航天器環(huán)境試驗壓力變送器的應用質(zhì)量和效益具有顯著(zhù)作用。
1航天器環(huán)境試驗中壓力變送器應用的作用
     在進(jìn)行航天器的地面環(huán)境模擬試驗中,需要借助相關(guān)的壓力變送器來(lái)對一些部位和數據信息進(jìn)行測量,主要包括以下幾個(gè)方面內容:
進(jìn)行動(dòng)力系統壓力測試，對于設備的密封性進(jìn)行檢測，針對航天器的充氣、氣瓶氣密性進(jìn)行檢測，進(jìn)行置換或者增壓操作;針對地面輔助設備也需要進(jìn)行相應的壓力測試,針對空調機組進(jìn)行壓力測控,針對潔凈壓縮空氣、氮氣、液氧、液氮等制取設備相關(guān)的壓力實(shí)施測量和控制。
      在針對相關(guān)壓力進(jìn)行測試的過(guò)程中,測量的正確性和可靠性要求都比較高,要確保測量有效性,需要應用相關(guān)的壓力測試儀表計量校準技術(shù),促進(jìn)整體測量精度和效率。就測量壓力參數而言,在工業(yè)中多使用壓力變送器針對壓力進(jìn)行電流信號的轉換和相關(guān)模擬量的傳輸,使用電流信號的主要原因是避免測量校準受環(huán)境影響,考慮到電流源內阻無(wú)窮大,導線(xiàn)電阻串聯(lián)在回路中對信號的質(zhì)量不會(huì )有直接影響。就目前壓力變送器信號在校準中的應用來(lái)看,屬于DDE111系統的,其負載電阻在0~350kΩ范圍內,輸出模擬直流電流信號在4~20mA。相關(guān)壓力變送器的校準以往都是通過(guò)手動(dòng)完成,在校準中會(huì )出現很多的麻煩，容易導致誤差。為了提g高校準工作效率以及測量精度,可以開(kāi)發(fā)利用壓力變送器的自動(dòng)校準裝置,提升校準精度和效率,避免誤差。
2自動(dòng)校準裝置結構以及運行原理設計
2.1裝置結構設計
      設計的壓力變送器自動(dòng)校準裝置主要是通過(guò)工控計算機系統、供氣系統、壓力控制器系統被繳準壓力變送器、輔助設施、數據采集系統、運動(dòng)執行系統等組合,構成完整的自動(dòng)校準裝置。在具體的計算機系統總控中,使用研華工控機,并安裝相應的數據測控程序,在相應的供氣系統.中使用氮氣瓶，聯(lián)合減壓閥來(lái)實(shí)現供氣,為自動(dòng)校準工作提.供相應的氣體,在相應的壓力控制系統中,針對所供的氣體根據標準值來(lái)實(shí)施輸出，為系統自動(dòng)校準提供相應的壓力源。自動(dòng)校準系統中的數據采集模塊借助計算機以及儀器.設備的通信接口使用，根據相關(guān)數據測控程序來(lái)設定相應的壓力變送器校準值,數據采集系統運用單片機和ADC芯片,配合多種傳感器，能夠采集、處理、顯示幾乎所有生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境和產(chǎn)品參數叫。利用外部存儲芯片,能夠記錄、采集運算過(guò)程中的所有數據?？赏ㄟ^(guò)不同的驅動(dòng)器和接口,實(shí)現不同顯示平臺的圖形顯示。通過(guò)可控硅、運算放大器和PID控制環(huán)節，可以實(shí)現大部分生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)過(guò)程控制。綜上所述,相應的功能系統可利用自身強大的功能實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化、智能化。在自動(dòng)校準裝置中,計算機系統可以根據具體的接口通信,針對變送器相應的顯示數據來(lái)進(jìn)行收集和保存,開(kāi)展校準證書(shū)的有效處理。在最終的執行系統中，將相應的壓力值傳送到被檢定的變送器中,真正實(shí)現自動(dòng)校準目標。
2.2自動(dòng)校準原理
      自動(dòng)校準裝置的設計按照壓力變送器的具體測量范圍以及進(jìn)度情況,可以選擇相應的校準點(diǎn),保證相應的校準點(diǎn)可以按照量程來(lái)均勻排列,需要涵蓋上限值以及下限值,一般會(huì )多于5個(gè)點(diǎn)B4。對于測量進(jìn)度要求在高于0.1級以及0.05級的壓力變送器中，選擇的校準點(diǎn)則需要大于9個(gè)。
      按照輸入壓力以及壓力變送器上下限值的調整,保證其和理論的上下限值保持--致,完成對于相應壓力變送器的零點(diǎn)以及滿(mǎn)量程校準。
在進(jìn)行校準之前,需要在相應的計算機虛擬儀器測控軟件中進(jìn)行設備的相關(guān)數據導入，這是實(shí)施自動(dòng)校準的準備階段工作?；谟嬎銠C自動(dòng)控制作用,控制器從測量下限起就可以開(kāi)始自動(dòng)間隔加壓，在壓力達到相應設定值的情況保持相應的數值能夠穩定2s以上。此時(shí),壓力變送器能夠對于計算機進(jìn)行相應的信息反饋，借助虛擬儀器測控軟件,能夠對被校準的壓力變送器傳輸的電流值進(jìn)行檢測和讀取，在完成相關(guān)數據的保存后,計算機可以針對壓力控制器來(lái)發(fā)布指令,實(shí)施下一階段的校準測試，在最終的壓力測量達到上限的情況下，軟件會(huì )自動(dòng)逐點(diǎn)進(jìn)行減壓,返回原來(lái)的測量位置,最終回到零點(diǎn)位置,完成一個(gè)自動(dòng)校準的過(guò)程。
      完成自動(dòng)校準后,軟件還會(huì )針對數據進(jìn)行分析,最終獲得相應的校準數據結果,將校準結果打印出來(lái),形成校準證書(shū)，就能夠作為航天器對應的壓力變送器的具體校準證書(shū)了。
3虛擬儀器測控軟件設計要點(diǎn)
      在進(jìn)行整個(gè)自動(dòng)校準裝置的設計中,需要用到虛擬儀器測控軟件,這是計算機實(shí)現控制操作的重要軟件基礎,采取LabView軟件5),其是-種編程語(yǔ)言,具有圖形化的特點(diǎn)，在目前的圖形化軟件中應用比較廣泛,整體功能也比較完善，在很多工業(yè)領(lǐng)域、實(shí)驗研究以及學(xué)術(shù)領(lǐng)域都有不同程度的應用。這-軟件能夠實(shí)現數據采集和正確的儀器控制目標，該軟件系統中包含的數據采集卡硬件驅動(dòng)以及相關(guān)地鐵通信協(xié)議功能都得以實(shí)現'6,還包含了相關(guān)的庫函數，使用該軟件開(kāi)發(fā)平臺進(jìn)行編程，具有良好的使用效果,就其具體功能結構來(lái)看,主要包含多個(gè)模塊,即壓.力標準裝置控制模塊、信息模塊、數據處理模塊、生成模塊等,不同模塊完成不同的任務(wù),構成一個(gè)強大的軟件測控系統。
4自動(dòng)校準成效
      根據設計的壓力變送器自動(dòng)校準裝置的實(shí)踐應用,在相.應的航天器地面模擬試驗中,使用這一自動(dòng)校準裝置，最終檢測的精度示值誤差值可以控制在合理范圍內,符合檢定要求,相應的回程誤差也符合檢定規定"”,表明這一自動(dòng)校準裝置在航天器環(huán)境試驗中應用，能夠滿(mǎn)足要求,具有一定的應用可行性。為了驗證壓力變送器自動(dòng)校準裝置的有效性，嘗試通過(guò)大量試驗來(lái)進(jìn)行驗證,得出整體壓力變送器的自動(dòng)校準都能夠達到要求的結論。
5結語(yǔ)
      根據航天器環(huán)境試驗中壓力變送器的自動(dòng)校準需要,設計了相應的自動(dòng)校準裝置,產(chǎn)品嚴格按照航天級工業(yè)標準生產(chǎn)制作,生產(chǎn)過(guò)程以中國航天最高標準嚴格要求,產(chǎn)品具有使用范圍廣、儀表精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),適用于航天航空、軍工企業(yè)以及廣大生產(chǎn)制造企業(yè)，與市面上的同類(lèi)產(chǎn)品相比，精度更高質(zhì)量更可靠。該自動(dòng)校準裝置的設計是利用計算機和虛擬儀器測控軟件對壓力變送器的壓力控制器以及相應的數據進(jìn)行采集和處理,能夠有效實(shí)現壓力變送器的自動(dòng)校準，提升整體的校準數據精度和有效性。在試驗中發(fā)現,使用該自動(dòng)校準裝置后，能夠有效減少校準所耗費的時(shí)間,校準效率顯著(zhù)提升。在大量試驗中發(fā)現，自動(dòng)校準裝置整體的運行穩定性比較好,符合相關(guān)的校準檢定要求,裝置整體運營(yíng)有效。