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(shù)字壓力控制器作為標準器，但其校準過程需要人工操作。針對壓力變送器人工校準效率低、錯誤率高的問題，設計了一套基于 LabVIEW 的壓力變送器自動校準系統(tǒng)。依據(jù)《JJG882-2004 壓力變送器檢定規(guī)程》，通過計算機的 RS232 串口實現(xiàn)對數(shù)字壓力控制器、多通道數(shù)據(jù)采集器的自動控制、數(shù)據(jù)采集及處理，系統(tǒng)可同時實現(xiàn)多組壓力變送器的自動校準并生成相對應的原始記錄并存儲，方便后期查詢。

 

0 引言

壓力變送器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成氣動信號或電動信號進行控制和遠傳的設備。它能感受壓力并將壓力信號轉(zhuǎn)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(wěn)定、抗干擾能力強和測量信號傳輸距離遠等優(yōu)點，在工業(yè)現(xiàn)場得到了廣泛使用[2] 。為保證壓力變送器的準確性和穩(wěn)定性，必須將其送至計量部門周期檢定或校準。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(shù)字壓力控制器）相連，手動設置壓力標準器壓力值，待系統(tǒng)壓力穩(wěn)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(shù)據(jù)輸入到計算機中進行數(shù)據(jù)處理，#終出具測試報告。這一過程存在測試周期長、過程繁瑣的弊病 ；其次測量結(jié)果通常采用人工記錄，不能對數(shù)據(jù)進行有效的管理和存放，在一定程度上影響日后的數(shù)據(jù)處理。另外，壓力變送器大多使用在工業(yè)現(xiàn)場，其拆卸直接影響生產(chǎn)過程。因此，很多送檢廠家要求其樣品的校準時間越快越好，然而隨著送檢樣品的增多，人工校準已經(jīng)難以滿足客戶的要求，針對這些問題，開發(fā)出一套多通道壓力變送器校準系統(tǒng)迫在眉睫。

 

1 系統(tǒng)軟件部分介紹

本項目采用 LabVIEW 對上位機進行編程，LabVIEW是一種圖形化編程語言，作為數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件的標準，被廣泛應用于工業(yè)界、學術(shù)界與研究性實驗室[3] 。

本項目主要的流程包括 ：多個被檢壓力計信息及校準環(huán)境參數(shù)錄入與保存、多通道采集器與數(shù)字壓力控制器的通訊與參數(shù)設置、多通道數(shù)據(jù)采集器及標準電阻的參數(shù)值修正、數(shù)字壓力控制器的自動控制和穩(wěn)定判斷、多通道數(shù)據(jù)采集器的通道選擇與數(shù)據(jù)采集、多個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)建成一個子 VI，可以被主程序或其他子 VI 調(diào)用。以下就關(guān)鍵的幾個子 VI 做詳細介紹。程序框圖如圖 1 所示。

 

1.1 多個被檢壓力計信息及校準環(huán)境參數(shù)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被檢壓力變送器的基本信息，包括 ：被檢表的流轉(zhuǎn)單號、被檢表名稱、型號、編號及生產(chǎn)廠家，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(shù)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。

 

1.2 數(shù)字壓力控制器的通訊與設置

將數(shù)字壓力控制器的 RS232 端口與計算機上對應接口以“點對點”方式連接，完成物理連接后，利用 LabVIEW中 visa 函數(shù)實現(xiàn)儀器通信。通過 visa 寫入與讀取，實現(xiàn)對控制器的數(shù)據(jù)寫入與信息讀取。數(shù)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等。校準開始前，根據(jù)被校儀器的壓力單位，在程序中可通過下拉菜單選擇 Pa，kPa，MPa，bar 等常用的壓力計量單位，壓力單位修改后，系統(tǒng)可根據(jù)相應換算關(guān)系進行調(diào)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，可及時發(fā)現(xiàn)壓力異常情況。設置壓力控制按鈕，可實現(xiàn)壓力的自動控制，系統(tǒng)壓力達到設定壓力值允許誤差范圍內(nèi)時點亮系統(tǒng)穩(wěn)定按鈕，此時系統(tǒng)壓力達到設定壓力值。另外，通過設置壓力頂值，壓力底值和設定壓力數(shù)組可選擇自動或手動輸入所有壓力校準點。

 

1.3 多通道采集器與精密電阻的修正

多通道數(shù)據(jù)采集器屬于電子類測量儀表，此類儀表內(nèi)部存在一定的漂移性和不確定性，經(jīng)過長時間的測量活動或在存放中受到環(huán)境 ( 比如灰塵和溫濕度 ) 的影響會在測量時產(chǎn)生誤差。另外，精密電阻由于溫度變化等因素也會有一些阻值漂移。因此，本項目在軟件系統(tǒng)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，點擊保存修正值后，系統(tǒng)校準過程中自動引用該修正值，直至修正值再次改變。

 

1.4 校準過程設計

系統(tǒng)校準過程分為手動模式和自動模式，手動模式下，設置被檢壓力點，選擇數(shù)據(jù)采集器通道，設定時間，待壓力值穩(wěn)定后，點擊單次校準按鈕，此時將設定時間內(nèi)的多通道數(shù)據(jù)采集器采集值取平均值后填入相應表的校準數(shù)據(jù)中，水平進度條顯示校準過程正在進行或結(jié)束，點擊停止按鈕可強行停止校準過程。若選擇自動校準模式，需先設定壓力校準數(shù)組，將所有需要校準的壓力點輸入至數(shù)組中，點擊全程校準按鈕，會按照設定的壓力點一次校準，并將數(shù)據(jù)填到相應表格中，直至完成所有設定壓力點的校準。

2 整體系統(tǒng)設計

本文設計的基于 LabVIEW 的多通道壓力變送器校準系統(tǒng)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(shù)字壓力控制器參數(shù)、設置多通道數(shù)據(jù)采集器參數(shù)，開始校準過程。校準結(jié)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(xù)的證書處理，如圖 4 所示。

 

3 結(jié)束語

本文利用數(shù)字壓力控制器和數(shù)據(jù)采集器的 RS232 接口，實現(xiàn)與上位機的通訊與連接。通過上位機編程，實現(xiàn)數(shù)字壓力控制器與多通道數(shù)據(jù)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(tǒng)可同時實現(xiàn)多個通道壓力變送器的同時校準，并可以生成相應原始記錄，該系統(tǒng)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。