航天器環(huán)境試驗中壓力變送器自動校準技術(shù)應(yīng)用

摘要:隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,環(huán)境參數(shù)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大市場,航天領(lǐng)域是主要目標市場,產(chǎn)品應(yīng)用面較廣，也會將軍用、民用市場作為目標市場。文章主要介紹了航天器環(huán)境試驗中的壓力變送器自動校準技術(shù),結(jié)合具體的壓力變送器自動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(xiàn)階段,電子數(shù)顯儀器行業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)品大幅增長主要有兩個原因:
(1)市場的巨大需求,特別是航空航天、工、重工業(yè)等市場的巨大發(fā)展,引發(fā)了電子數(shù)顯儀器市場的迅速增長。
(2)電子數(shù)顯儀器行業(yè)近幾年迅速向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，取得了較快增長。從近期中國數(shù)顯行業(yè)發(fā)展的情況來看,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。其中的自動校準技術(shù),是相關(guān)設(shè)備儀器適應(yīng)當(dāng)前智能制造和生產(chǎn)發(fā)展趨勢下形成的有效技術(shù)之--,對于切實提升整體航天器環(huán)境試驗壓力變送器的應(yīng)用質(zhì)量和效益具有顯著作用。
1航天器環(huán)境試驗中壓力變送器應(yīng)用的作用
     在進行航天器的地面環(huán)境模擬試驗中,需要借助相關(guān)的壓力變送器來對一些部位和數(shù)據(jù)信息進行測量,主要包括以下幾個方面內(nèi)容:
進行動力系統(tǒng)壓力測試，對于設(shè)備的密封性進行檢測，針對航天器的充氣、氣瓶氣密性進行檢測，進行置換或者增壓操作;針對地面輔助設(shè)備也需要進行相應(yīng)的壓力測試,針對空調(diào)機組進行壓力測控,針對潔凈壓縮空氣、氮氣、液氧、液氮等制取設(shè)備相關(guān)的壓力實施測量和控制。
      在針對相關(guān)壓力進行測試的過程中,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(yīng)用相關(guān)的壓力測試儀表計量校準技術(shù),促進整體測量精度和效率。就測量壓力參數(shù)而言,在工業(yè)中多使用壓力變送器針對壓力進行電流信號的轉(zhuǎn)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(nèi)阻無窮大,導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中對信號的質(zhì)量不會有直接影響。就目前壓力變送器信號在校準中的應(yīng)用來看,屬于DDE111系統(tǒng)的,其負載電阻在0~350kΩ范圍內(nèi),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手動完成,在校準中會出現(xiàn)很多的麻煩，容易導(dǎo)致誤差。為了提g高校準工作效率以及測量精度,可以開發(fā)利用壓力變送器的自動校準裝置,提升校準精度和效率,避免誤差。
2自動校準裝置結(jié)構(gòu)以及運行原理設(shè)計
2.1裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計
      設(shè)計的壓力變送器自動校準裝置主要是通過工控計算機系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、壓力控制器系統(tǒng)被繳準壓力變送器、輔助設(shè)施、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、運動執(zhí)行系統(tǒng)等組合,構(gòu)成完整的自動校準裝置。在具體的計算機系統(tǒng)總控中,使用研華工控機,并安裝相應(yīng)的數(shù)據(jù)測控程序,在相應(yīng)的供氣系統(tǒng).中使用氮氣瓶，聯(lián)合減壓閥來實現(xiàn)供氣,為自動校準工作提.供相應(yīng)的氣體,在相應(yīng)的壓力控制系統(tǒng)中,針對所供的氣體根據(jù)標準值來實施輸出，為系統(tǒng)自動校準提供相應(yīng)的壓力源。自動校準系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊借助計算機以及儀器.設(shè)備的通信接口使用，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)測控程序來設(shè)定相應(yīng)的壓力變送器校準值,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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)過程的環(huán)境和產(chǎn)品參數(shù)叫。利用外部存儲芯片,能夠記錄、采集運算過程中的所有數(shù)據(jù)。可通過不同的驅(qū)動器和接口,實現(xiàn)不同顯示平臺的圖形顯示。通過可控硅、運算放大器和PID控制環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)大部分生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程控制。綜上所述,相應(yīng)的功能系統(tǒng)可利用自身強大的功能實現(xiàn)生產(chǎn)線的自動化、智能化。在自動校準裝置中,計算機系統(tǒng)可以根據(jù)具體的接口通信,針對變送器相應(yīng)的顯示數(shù)據(jù)來進行收集和保存,開展校準證書的有效處理。在最終的執(zhí)行系統(tǒng)中，將相應(yīng)的壓力值傳送到被檢定的變送器中,真正實現(xiàn)自動校準目標。
2.2自動校準原理
      自動校準裝置的設(shè)計按照壓力變送器的具體測量范圍以及進度情況,可以選擇相應(yīng)的校準點,保證相應(yīng)的校準點可以按照量程來均勻排列,需要涵蓋上限值以及下限值,一般會多于5個點B4。對于測量進度要求在高于0.1級以及0.05級的壓力變送器中，選擇的校準點則需要大于9個。
      按照輸入壓力以及壓力變送器上下限值的調(diào)整,保證其和理論的上下限值保持--致,完成對于相應(yīng)壓力變送器的零點以及滿量程校準。
在進行校準之前,需要在相應(yīng)的計算機虛擬儀器測控軟件中進行設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入，這是實施自動校準的準備階段工作。基于計算機自動控制作用,控制器從測量下限起就可以開始自動間隔加壓，在壓力達到相應(yīng)設(shè)定值的情況保持相應(yīng)的數(shù)值能夠穩(wěn)定2s以上。此時,壓力變送器能夠?qū)τ谟嬎銠C進行相應(yīng)的信息反饋，借助虛擬儀器測控軟件,能夠?qū)Ρ恍实膲毫ψ兯推鱾鬏數(shù)碾娏髦颠M行檢測和讀取，在完成相關(guān)數(shù)據(jù)的保存后,計算機可以針對壓力控制器來發(fā)布指令,實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，軟件會自動逐點進行減壓,返回原來的測量位置,最終回到零點位置,完成一個自動校準的過程。
      完成自動校準后,軟件還會針對數(shù)據(jù)進行分析,最終獲得相應(yīng)的校準數(shù)據(jù)結(jié)果,將校準結(jié)果打印出來,形成校準證書，就能夠作為航天器對應(yīng)的壓力變送器的具體校準證書了。
3虛擬儀器測控軟件設(shè)計要點
      在進行整個自動校準裝置的設(shè)計中,需要用到虛擬儀器測控軟件,這是計算機實現(xiàn)控制操作的重要軟件基礎(chǔ),采取LabView軟件5),其是-種編程語言,具有圖形化的特點，在目前的圖形化軟件中應(yīng)用比較廣泛,整體功能也比較完善，在很多工業(yè)領(lǐng)域、實驗研究以及學(xué)術(shù)領(lǐng)域都有不同程度的應(yīng)用。這-軟件能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集和正確的儀器控制目標，該軟件系統(tǒng)中包含的數(shù)據(jù)采集卡硬件驅(qū)動以及相關(guān)地鐵通信協(xié)議功能都得以實現(xiàn)'6,還包含了相關(guān)的庫函數(shù)，使用該軟件開發(fā)平臺進行編程，具有良好的使用效果,就其具體功能結(jié)構(gòu)來看,主要包含多個模塊,即壓.力標準裝置控制模塊、信息模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、生成模塊等,不同模塊完成不同的任務(wù),構(gòu)成一個強大的軟件測控系統(tǒng)。
4自動校準成效
      根據(jù)設(shè)計的壓力變送器自動校準裝置的實踐應(yīng)用,在相.應(yīng)的航天器地面模擬試驗中,使用這一自動校準裝置，最終檢測的精度示值誤差值可以控制在合理范圍內(nèi),符合檢定要求,相應(yīng)的回程誤差也符合檢定規(guī)定"”,表明這一自動校準裝置在航天器環(huán)境試驗中應(yīng)用，能夠滿足要求,具有一定的應(yīng)用可行性。為了驗證壓力變送器自動校準裝置的有效性，嘗試通過大量試驗來進行驗證,得出整體壓力變送器的自動校準都能夠達到要求的結(jié)論。
5結(jié)語
      根據(jù)航天器環(huán)境試驗中壓力變送器的自動校準需要,設(shè)計了相應(yīng)的自動校準裝置,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,適用于航天航空、軍工企業(yè)以及廣大生產(chǎn)制造企業(yè)，與市面上的同類產(chǎn)品相比，精度更高質(zhì)量更可靠。該自動校準裝置的設(shè)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(yīng)的數(shù)據(jù)進行采集和處理,能夠有效實現(xiàn)壓力變送器的自動校準，提升整體的校準數(shù)據(jù)精度和有效性。在試驗中發(fā)現(xiàn),使用該自動校準裝置后，能夠有效減少校準所耗費的時間,校準效率顯著提升。在大量試驗中發(fā)現(xiàn)，自動校準裝置整體的運行穩(wěn)定性比較好,符合相關(guān)的校準檢定要求,裝置整體運營有效。