摘 要 ：壓力變送器廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中，目前壓力變送器的校準常使用數字壓力控制器作為標準器，但其校準過(guò)程需要人工操作。針對壓力變送器人工校準效率低、錯誤率高的問(wèn)題，設計了一套基于 LabVIEW 的壓力變送器自動(dòng)校準系統。依據《JJG882-2004 壓力變送器檢定規程》，通過(guò)計算機的 RS232 串口實(shí)現對數字壓力控制器、多通道數據采集器的自動(dòng)控制、數據采集及處理，系統可同時(shí)實(shí)現多組壓力變送器的自動(dòng)校準并生成相對應的原始記錄并存儲，方便后期查詢(xún)。

 

0 引言

壓力變送器是一種將壓力轉換成氣動(dòng)信號或電動(dòng)信號進(jìn)行控制和遠傳的設備。它能感受壓力并將壓力信號轉變?yōu)榭蓚魉偷臉藴瘦敵鲂盘�，�?4mA ～ 20mA 電流信號或1V ～ 5V 電壓信號[1] 。壓力變送器因其具有工作可靠、準確度等級高、性能穩定、抗干擾能力強和測量信號傳輸距離遠等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)現場(chǎng)得到了廣泛使用[2] 。為保證壓力變送器的準確性和穩定性，必須將其送至計量部門(mén)周期檢定或校準。目前本院的壓力變送器的校準方法為將單臺被檢壓力計與壓力標準器（壓力標準器一般使用數字壓力控制器）相連，手動(dòng)設置壓力標準器壓力值，待系統壓力穩定后讀取被檢壓力計輸出信號值，將此信號值手工記錄在紙質(zhì)原始記錄中，并人工將測試數據輸入到計算機中進(jìn)行數據處理，#終出具測試報告。這一過(guò)程存在測試周期長(cháng)、過(guò)程繁瑣的弊病 ；其次測量結果通常采用人工記錄，不能對數據進(jìn)行有效的管理和存放，在一定程度上影響日后的數據處理。另外，壓力變送器大多使用在工業(yè)現場(chǎng)，其拆卸直接影響生產(chǎn)過(guò)程。因此，很多送檢廠(chǎng)家要求其樣品的校準時(shí)間越快越好，然而隨著(zhù)送檢樣品的增多，人工校準已經(jīng)難以滿(mǎn)足客戶(hù)的要求，針對這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出一套多通道壓力變送器校準系統迫在眉睫。

 

1 系統軟件部分介紹

本項目采用 LabVIEW 對上位機進(jìn)行編程，LabVIEW是一種圖形化編程語(yǔ)言，作為數據采集和儀器控制軟件的標準，被廣泛應用于工業(yè)界、學(xué)術(shù)界與研究性實(shí)驗室[3] 。

本項目主要的流程包括 ：多個(gè)被檢壓力計信息及校準環(huán)境參數錄入與保存、多通道采集器與數字壓力控制器的通訊與參數設置、多通道數據采集器及標準電阻的參數值修正、數字壓力控制器的自動(dòng)控制和穩定判斷、多通道數據采集器的通道選擇與數據采集、多個(gè)壓力計的原始記錄生成與EXCEL 存儲。為使程序合理布局，本文采用子 VI 方法，把以上所述的各功能模塊創(chuàng )建成一個(gè)子 VI，可以被主程序或其他子 VI 調用。以下就關(guān)鍵的幾個(gè)子 VI 做詳細介紹。程序框圖如圖 1 所示。

 

1.1 多個(gè)被檢壓力計信息及校準環(huán)境參數錄入與保存

在 LabVIEW 前面板中創(chuàng )建信息錄入表格、主原始記錄表格及分表原始記錄表格，信息錄入表格中填入多個(gè)被檢壓力變送器的基本信息，包括 ：被檢表的流轉單號、被檢表名稱(chēng)、型號、編號及生產(chǎn)廠(chǎng)家，然后依次填入被檢表壓力單位、輸出信號單位、壓力低值與壓力頂值、信號低值與信號頂值、校準環(huán)境溫度、校準環(huán)境濕度、檢定員、核驗員以及校準日期，輸入的基本信息與環(huán)境參數信息可直接錄入到相應的EXCEL原始記錄中。利用輸入的壓力量程，信號量程及被檢表的準確度等級直接計算出被檢表的示值誤差與回程誤差，被檢表信息錄入完成后可直接保存到相應的文件中，方便后期查詢(xún)。

 

1.2 數字壓力控制器的通訊與設置

將數字壓力控制器的 RS232 端口與計算機上對應接口以“點(diǎn)對點(diǎn)”方式連接，完成物理連接后，利用 LabVIEW中 visa 函數實(shí)現儀器通信。通過(guò) visa 寫(xiě)入與讀取，實(shí)現對控制器的數據寫(xiě)入與信息讀取。數字壓力計設置包括設定壓力值、壓力單位及壓力模式（絕壓或表壓），設定壓力測量與控制模式切換，設定是否允許超壓，設定壓力量程和被校壓力點(diǎn)等。校準開(kāi)始前，根據被校儀器的壓力單位，在程序中可通過(guò)下拉菜單選擇 Pa，kPa，MPa，bar 等常用的壓力計量單位，壓力單位修改后，系統可根據相應換算關(guān)系進(jìn)行調整。針對被校儀表的壓力模式選擇絕壓或表壓，絕壓模式下的壓力值等于表壓壓力值加上氣壓計壓力值。另外，設置了當前壓力，供氣端壓力值的顯示，可及時(shí)發(fā)現壓力異常情況。設置壓力控制按鈕，可實(shí)現壓力的自動(dòng)控制，系統壓力達到設定壓力值允許誤差范圍內時(shí)點(diǎn)亮系統穩定按鈕，此時(shí)系統壓力達到設定壓力值。另外，通過(guò)設置壓力頂值，壓力底值和設定壓力數組可選擇自動(dòng)或手動(dòng)輸入所有壓力校準點(diǎn)。

 

1.3 多通道采集器與精密電阻的修正

多通道數據采集器屬于電子類(lèi)測量?jì)x表，此類(lèi)儀表內部存在一定的漂移性和不確定性，經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的測量活動(dòng)或在存放中受到環(huán)境 ( 比如灰塵和溫濕度 ) 的影響會(huì )在測量時(shí)產(chǎn)生誤差。另外，精密電阻由于溫度變化等因素也會(huì )有一些阻值漂移。因此，本項目在軟件系統中加入了電壓和阻值修正，如圖 2 報告中的修正值輸入至修正值表格中，點(diǎn)擊保存修正值后，系統校準過(guò)程中自動(dòng)引用該修正值，直至修正值再次改變。

 

1.4 校準過(guò)程設計

系統校準過(guò)程分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，手動(dòng)模式下，設置被檢壓力點(diǎn)，選擇數據采集器通道，設定時(shí)間，待壓力值穩定后，點(diǎn)擊單次校準按鈕，此時(shí)將設定時(shí)間內的多通道數據采集器采集值取平均值后填入相應表的校準數據中，水平進(jìn)度條顯示校準過(guò)程正在進(jìn)行或結束，點(diǎn)擊停止按鈕可強行停止校準過(guò)程。若選擇自動(dòng)校準模式，需先設定壓力校準數組，將所有需要校準的壓力點(diǎn)輸入至數組中，點(diǎn)擊全程校準按鈕，會(huì )按照設定的壓力點(diǎn)一次校準，并將數據填到相應表格中，直至完成所有設定壓力點(diǎn)的校準。

2 整體系統設計

本文設計的基于 LabVIEW 的多通道壓力變送器校準系統主界面如圖 3 所示，被檢壓力變送器安裝完成后，一次輸入被檢表信息，設定數字壓力控制器參數、設置多通道數據采集器參數，開(kāi)始校準過(guò)程。校準結束后，生成相應原始記錄，可以選擇保存原始記錄，或者將原始記錄保存到指定的 EXCEL 模板中，用于后續的證書(shū)處理，如圖 4 所示。

 

3 結束語(yǔ)

本文利用數字壓力控制器和數據采集器的 RS232 接口，實(shí)現與上位機的通訊與連接。通過(guò)上位機編程，實(shí)現數字壓力控制器與多通道數據采集器的控制與信號采集，避免了人工操作效率低下，錯誤率較高的缺陷，該系統可同時(shí)實(shí)現多個(gè)通道壓力變送器的同時(shí)校準，并可以生成相應原始記錄，該系統生成的原始記錄可上傳至指定的 EXCEL 模板中，提高了壓力變送器的校準效率。