摘　要：針對壓力變送器校準過(guò)程中輸出信號不統一導致的接線(xiàn)復雜、成本較高的問(wèn)題，設計了一種信號轉換箱。該信號轉換箱通過(guò)六角開(kāi)關(guān)的切換可將精密電阻與被檢壓力變送器串聯(lián)，進(jìn)而將壓力變送器的輸出電流信號轉換為精密電阻兩端的電壓信號，實(shí)現壓力變送器輸出信號的統一。另外，設計一種多通道校準臺，可搭配使用實(shí)現多臺壓力變送器的同時(shí)校準。

0　引言

壓力測量?jì)x器儀表按照工作原理可分為液體式壓力計、彈性式壓力計、活塞式壓力計、壓力變送器和數字式壓力計五大類(lèi)[1] 。壓力變送器是通過(guò)某些轉換元件，將壓力變成電量來(lái)測量的壓力計，一般包括壓力變送器和壓力傳感器。

壓力變送器是一種將壓力信號轉換成氣動(dòng)信號或電動(dòng)信號來(lái)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)榭蓚魉偷臉藴瘦敵鲭娦盘�，�?4~20 mA 電流信號或 1~5 V 電壓信號[2] 。壓力變

送器的校準通常利用數字壓力控制器作為壓力標準器，提供標準壓力值；利用直流電流表或直流電壓表作為電信號標準器。校準過(guò)程中，每臺壓力變送器必須配備相應的直流電流表或直流電壓表，多臺壓力變送器同時(shí)校準時(shí)連線(xiàn)復雜，成本巨大。針對這一問(wèn)題，本文設計了一種信號轉換箱和多通道校準臺，該校準臺利用精密電阻將壓力變送器的輸出電流信號轉換為電壓信號；利用多通道數據采集器作為電信號標準器，可同時(shí)采集 20 路壓力變送器的輸出電壓信號值，降低了校準成本，提高了工作效率。

1　多通道壓力變送器校準系統

本文設計的多通道壓力變送器校準系統主要包括：數字壓力控制器、多通道數據采集器、自制信號轉換箱、直流電源、機械泵及分子泵組、多通道檢測臺、計算機和打印機。圖1為該系統的主要構成，圖中被檢壓力變送器為兩線(xiàn)制電流輸出，多個(gè)壓力變送器通過(guò)氣路與數字壓力控制器串聯(lián)，其輸出信號線(xiàn)通過(guò)信號轉換箱與供電電源和多通道數據采集器相連。

該校準系統的壓力標準器選用數字壓力控制器，數字壓力控制器準確度等級為 0.01 級，量程可覆蓋真空 ~10 MPa。電信號標準器部分，常用的數字多用表僅有一路電壓或者電流信號，因此，當同時(shí)校準多臺壓力變送器時(shí)，需要同時(shí)連接多臺數字多用表，連接線(xiàn)路復雜且成本較高。目前市場(chǎng)上多通道信號采集器多為電壓信號，相對于多通道電流采集器，多通道電壓采集器精度較高且穩定性較好，因此，本項目采用多通道電壓采集器作為電信號標準器，該采集器可同時(shí)采集 20 路電壓信號。

2　信號轉換箱

壓力變送器的供電電壓常為 24 V DC，常見(jiàn)的接線(xiàn)方式分為兩線(xiàn)制電流輸出、三線(xiàn)制電壓輸出和四線(xiàn)制電壓輸出[3] ，如圖 2 所示。

本文設計一多通道電流電壓轉換箱，可以利用精密電阻將壓力變送器的輸出信號統一為電壓信號，方便多通道數據采集器的采集與測量。圖 3（a）為四通道電流電壓轉換箱外觀(guān)設計圖，圖 3（b）為電阻箱內部接線(xiàn)圖。如圖 3（b）所示，信號轉換箱內的每個(gè)電阻的一端均與六腳開(kāi)關(guān)的一個(gè)公共端連接，另一端連接電源負極。該六腳開(kāi)關(guān)的另一個(gè)公共端連接待校壓力變送器的信號輸出端，一個(gè)常閉端連接多通道數據采集器。該常閉端與一個(gè)常開(kāi)端短接，另一個(gè)常開(kāi)端與上述一個(gè)公共端短接。待校壓力變送器的電源正端與電源正極連接，圖 3（a）四個(gè)插線(xiàn)孔分別對應六腳開(kāi)關(guān)的另一個(gè)公共端、一個(gè)常閉端以及電源正極、電源負極。圖 3（b）中的六腳開(kāi)關(guān)的 1、6 端為公共端，2、5 端為常閉端，3、4 端為常開(kāi)端。按下開(kāi)關(guān)，該六腳開(kāi)關(guān)的連線(xiàn)由原來(lái)的2-6端，1-5 端連接變?yōu)?1-3 端，4-6 端連接，也可以選擇其他類(lèi)型的六腳開(kāi)關(guān)。該電路中的電源可以有220 V 交流電通過(guò)整流模塊變?yōu)?24 V 直流電，以為待校壓力變送器供電，也可以根據待校壓力變送器的電源類(lèi)型進(jìn)行選擇。這樣，通過(guò)六腳開(kāi)關(guān)就可以實(shí)現與之相連的電阻接入或者斷開(kāi)，測試人員可以根據與之相連的待校壓力變送器的輸出類(lèi)型通過(guò)開(kāi)關(guān)選擇是否接入電阻。接入電阻時(shí)，被檢壓力變送器的直流電流將被轉換為精密電阻兩端的輸出電壓。本文設計的信號轉換箱內電阻選擇 0.01 級，250 Ω精密電阻。當壓力變送器的輸出信號為 4~20 mA 時(shí)，串聯(lián)的精密電阻兩端的電壓應為 1~5 V。

3　多通道校準臺

為了實(shí)現多臺壓力變送器的同時(shí)校準，必須將這些儀器通過(guò)氣路同時(shí)連接至數字壓力控制器的TEST +端。本文設計一轉四的氣路支架，如圖4所示。支架可以單好使用，也可以相連同時(shí)使用，中間設計截止閥門(mén)。將信號轉換箱設置在檢測平臺上，更加方便上門(mén)校準時(shí)攜帶。支架設置了輸出端口，多個(gè)支架相連可實(shí)現多臺變送器的同時(shí)校準。

4　實(shí)驗結果分析

本文設計的信號轉換箱如圖 5 所示，圖中被檢的壓力變送器為兩線(xiàn)制電流輸出，信號轉換箱表面的紅黑端口為電源端口，藍黃端口為信號端口，紅黑端口引線(xiàn)接到壓力變送器的電源正負端，藍黃端口引線(xiàn)接到數字多用表的相應信號端。如圖 5（a）所示，當撥動(dòng)開(kāi)關(guān)處于電流檔時(shí)，藍黃端口連接至數字多用表的電流檔，輸出信號顯示為 3.984 0 mA。圖 5(b) 中，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)撥至電壓檔，此時(shí)被檢壓力變送器與精密電阻串聯(lián)，通過(guò)精密電阻的電流與被檢壓力變送器輸出電流相同，藍黃端口連接至數字多用表的電壓檔，此時(shí)理論輸出電壓應為（250 Ω±250 Ω×0.01%）×3.984 0 mA=0.996 0 V±0.000 1 V，圖 5（b）中的數字多用表輸出信號顯示為 0.996 1 V，在理論輸出電壓范圍內。一個(gè)多通道校準臺可實(shí)現四臺壓力變送器的同時(shí)校準，通過(guò)校準臺串聯(lián)，并將信號線(xiàn)一次接入多通道數據采集器，可實(shí)現更多壓力變送器的同時(shí)校準與數據采集。另外，該校準臺wuxu外接電源，使用方便，操作簡(jiǎn)單，可大大提高壓力變送器的校準效率。

5　結語(yǔ)

本文針對壓力變送器輸出信號不統一導致的校準效率低下的問(wèn)題，設計了一種可切換電阻電壓信號轉換箱，通過(guò)六腳開(kāi)關(guān)，可選擇是否接入精密電阻，進(jìn)而實(shí)現了電流輸出的壓力變送器信號轉換為精密電阻兩端的電壓信號。其次，通過(guò)設計多通道校準臺可方便實(shí)現多通道壓力變送器的同時(shí)校準，該裝置體積輕便，方便上門(mén)校準，可大幅度提高壓力變送器的校準效率。