壓力變送器在航天器地面模擬試驗(yàn)中的自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)（二）

【摘要】通過在LabVIEW 平臺(tái)上設(shè)計(jì)虛擬儀器測(cè)控軟件，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制校準(zhǔn)設(shè)備、自動(dòng)生成證書和自動(dòng)創(chuàng)建壓力變送器參數(shù)登記本及計(jì)算校準(zhǔn)費(fèi)等，提高了壓力變送器的校準(zhǔn)效率和測(cè)量精度，滿足了日常工作的需要，保證了航天器地面模擬試驗(yàn)中壓力測(cè)量數(shù)值的準(zhǔn)確性。

2、虛擬儀器測(cè)控軟件設(shè)計(jì)

     虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器。LabVIEW 是一種圖形化的編程語(yǔ)言（又稱G 語(yǔ)言），是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件集成開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受。作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，LabVIEW 集成了數(shù)據(jù)采集卡的硬件驅(qū)動(dòng)和GPIB、VXI、RS-232 和RS-485 通信協(xié)議的全部功能，還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/IP、ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)。使用LabVIEW 開發(fā)平臺(tái)編制的程序包括前面板、程序框圖及圖標(biāo)/連線板3 部分。用于壓力變送器自動(dòng)校準(zhǔn)的虛擬儀器測(cè)控軟件由壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置控制模塊、壓力變送器信息設(shè)置模塊、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理模塊、校準(zhǔn)費(fèi)計(jì)算和參數(shù)登記本生成模塊這4 大模塊組成。

2.1 壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置控制模塊

該模塊通過計(jì)算機(jī)的串口來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)壓力裝置儀器的控制關(guān)系。首先編寫串口程序，使用標(biāo)準(zhǔn)壓力裝置的串口命令，保證計(jì)算機(jī)和儀器設(shè)備之間的通信；然后根據(jù)設(shè)定點(diǎn)數(shù)和壓力值，實(shí)現(xiàn)壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置正行程自動(dòng)加壓和反行程自動(dòng)卸壓。避免了手動(dòng)搬運(yùn)砝碼來進(jìn)行加壓和減壓的過程，提高了工作效率。

2.2 壓力變送器信息設(shè)置模塊

    該模塊主要是提示用戶輸入待校準(zhǔn)壓力變送器的校準(zhǔn)證書編號(hào)、型號(hào)規(guī)格、生產(chǎn)廠家、出廠編號(hào)、量程、精度、校準(zhǔn)日期和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的溫濕度，以及客戶名稱、地址和聯(lián)系方式。根據(jù)精度要求設(shè)定校準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，根據(jù)量程設(shè)定測(cè)量范圍的上下限并選擇壓力校準(zhǔn)單位（Pa、kPa、bar、torr 等）。

2.3 測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理模塊

    在該模塊中設(shè)計(jì)嵌入了數(shù)據(jù)處理的方法，計(jì)算機(jī)將根據(jù)輸入壓力變送器的參數(shù)自動(dòng)計(jì)算出各校準(zhǔn)點(diǎn)的理論輸出值，輸入被校準(zhǔn)壓力變送器的檢定結(jié)果數(shù)值并和計(jì)算機(jī)計(jì)算出的各校準(zhǔn)點(diǎn)和理論輸出值進(jìn)行比較，依據(jù)JJG 882—2004《壓力變送器檢定規(guī)程，進(jìn)行示值誤差、回程誤差、誤差允許值的計(jì)算，在虛擬儀器前面板上顯示測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，然后自動(dòng)生成校準(zhǔn)證書和原始記錄。減小了校準(zhǔn)人員在處理數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率，也提高了數(shù)據(jù)處理的效率。

2.4 校準(zhǔn)費(fèi)計(jì)算和參數(shù)登記本生成模塊

在計(jì)量校準(zhǔn)的過程中，為了方便校準(zhǔn)費(fèi)用的及時(shí)統(tǒng)計(jì)和便于以后查找某壓力變送器的型號(hào)參數(shù)和校準(zhǔn)日期，編寫了此功能模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，給管理人員帶來方便。

3、校準(zhǔn)實(shí)例

以西安仕樂克儀表有限公司生產(chǎn)的壓力變送器在實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)為例，測(cè)量的環(huán)境溫度為19.2 ℃、相對(duì)濕度為18%。此壓力變送器測(cè)量范圍為0～120 kPa，輸出電流范圍4～20 mA，精度為0.5 級(jí)，編號(hào)為4-2167。根據(jù)JJG 882—2004，為了保證型號(hào)測(cè)試的需要，我們選擇了6 個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，校準(zhǔn)結(jié)果如表1所示。

根據(jù)精度要求可以得到，示值誤差允許值為±(20.000-4.000)×0.5%= ±0.080 0 mA（表1 中最大示值誤差0.033 mA），滿足檢定規(guī)程的要求；回程誤差允許值為±(20.000-4.000)×0.4%=±0.064 0 mA（表1中最大回程誤差0.000 mA），滿足檢定規(guī)程的要求，符合0.5 級(jí)

4、結(jié)束語(yǔ)

本文所述校準(zhǔn)裝置采用計(jì)算機(jī)及虛擬儀器測(cè)控軟件對(duì)壓力控制器和數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)進(jìn)行

控制，實(shí)現(xiàn)了壓力變送器的自動(dòng)校準(zhǔn)，提高了校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的精度和可靠性，同時(shí)也縮短了填寫校準(zhǔn)證書和原始記錄的時(shí)間，提高了工作效率。經(jīng)過反復(fù)大量的試驗(yàn)證明，該裝置運(yùn)行穩(wěn)定可靠，滿足航天器地面模擬試驗(yàn)中對(duì)壓力變送器校準(zhǔn)的要求。