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压力变送器综合性能测试系统

来源:我的网站 时间:2019-10-23
压力变送器广泛运用于石油、化工、电力、钢铁、机械等行业中的一种将压力转化为电信号的器件。随着自动化技术的快速发展,对压力变送器的性能要求越来越高。针对传统的压力变送器静态性能人工检测效率低、精度差、可靠性不高和劳动强度大等问题叫,本文设计了一套多工位压力変送器综合静态性能测试系统,能够同时检测多工位压力变送器的输出信号,通过选用高精度数据采集卡和压力控制器,并结合软件递推滤波处理,使该测试系统具有较高的精度和稳定性,符合国家标准JG860对压力变送器的检测要求。
 
1.压力变送器静态性能测试系统设计要求
针对国标及合作企业的要求,测试系统技术必须具有以下指标:①能完成多工位同步测试;②各个工位独立完成各项静态性能参数检测、合格/不合格品判断;3③能够完成各个工位数据的采集、存储、统计、分析和计算结果查询等。
技术方面的要求包括:①测试介质为空气,空气压力自动可调,ZUI大输出压力为6MPa,压力精度为0.05%FS;(②)压力变送器供电电源可调范围为3~24VDC,调节分辨率为0.2VDC;③被测压力変送器为电压输出型,电压输出范围为0~SVDC,系统测试精度为0.2%;④①测试环境温度范围(-30-120)℃;⑤10工位同时检测,生产节拍为15只小时工位;具有防差错功能,保证出厂产品的零次品率。
 
2.系统工作原理
测试系统启动后,工控机发送指令给压力控制器先进行三次加压、卸压疲劳冲击,待疲劳冲击结束后,系统开始进行静态性能测试。软件自动将压力变送器的满量程输入压力按设置好的检测点进行等分,并根据检测次数和检测点数自动按正行程(加压)和反行程(卸压)过程完成压力变送器各个检测点的数据采集,工控机将采集数据依照压力变送器静态性能试验方法计算出各项性能指标,显示实时数据、测试结果及检测报告。
 
3.系统的硬件设计
压力变送器综合静态性能测试系统硬件设计框图如图1所示,主要分为压力源、测试环境部分
3.1压力源
压力源为压力变送器提供标准的压力信号。结合所测压力変送器的精度,选用可调气体压力控制器,其压力控制精度为0.02%FS,控制稳定性为0.003%FS,可调压力模块选择(0-7)MPa
3.2测试环境部分
测试环境部分由恒温箱构成,保证了压力变送器测试环境温度的恒定。本系统所用恒温箱温度范固为(-40~150)℃,可满足压力变送器在全温度范(-30-120)℃进行测试。
3.3控制部分
控制部分由工控机、数据采集卡、程控电源和条码阅读器构成。工控机是整个测试系统的核心,与压力控制器、恒温箱、程控电源采用RS-232进行通讯;为了满足同时采集10个工位的压力变送器输出信号,且采集的信号具有较高的分辨率,选用的数据采集卡为PCI,它具有16位AD转换器,16路单端模拟量输入、16路数字量输入和16路数字量输出,采样速率高达250KS%,测量电压范围为0~5y;程控电源负责为压力变送器提供直流电源,其质量直接影响整个系统性能測试的精度,本测试系统选用程控电源DPS3305P,输出可调电压为030V,输出电流为0~5A,显示精度为0.5%;条码阅读器的设计主要是为了防止压力变送器的漏检、错检、误检,做到产品的可追溯源性,保证出厂产品的零次品率。
 
4.系统软件设计
4.1软件结构
软件设计主要完成部件通讯、性能测试、数据采集、数据处理、显示输出等,利用 Visual Basic作为开发平台主程序完成各硬件的初始化,然后依次执行各子程序,子程序主要完成压力变送器综合静态性能的测试,包括串口通讯设置、参数设置、自动测试数据处理和显示输出。图2为测试程序流程图。
串口通讯设置利用VB软件自带的控件来完成工控机与压力源、恒温箱、程控电源的通讯,通过通讯协议建立数据链路,进行数据的接收和发送;参数设置主要是对压力传感器零点、满量程、输出上下限、检测点数和检测次数等参数的设定;自动测试是根据设定好的参数自动加压和卸压并记录压力变送器的输出数据;数据处理是根据滤波处理后的数据结合国标计算出压力变送器各项静态性能指标;显示输出是在测试过程中实时刷新显示各个测试点的压力传感器输出信号,在数据处理结束后显示静态性能指标测试结果,判断是否合格并给出检测报告。测试程序利用高级语言编写,可移植性增强,便于检查、修改、扩充和阅读。
 
5.实验结果
测试系统采用的测试样件是压阻式压力变送器,量程范围(0-5)MPa,供电电压为5VDC,输出信号范围(0.5~3.5)V,精度等级为0.2级。在规定测试环境条件下,对该样件进行静态性能测试,选取5个检定点进行3次正反行程测试,测试数据如表2所示。

检测结果如表3所示,两组测试数据误差对比。

系统软件根据测试数据计算得到以下静态性能结果:
端点平移直线:Y=0.498+0.600X
满量程输出:3.001V
非线性度:0.022%
迟滞:0.098%
重复性误差:0.114%
综合精度:0.164%
从以上测试结果对比分析可知,以综合精度为例,测试系统得出的综合精度为0.164%,省计量院专用设备得出的综合精度为0.158%,两者精度大致相当,达到了系统设计的初衷,满足高精度要求。
 
6.结语
本文结合研制的压力变送器综合性能测试系统实际,通过选用高精度的压力控制器和数据采集卡,软件上运用新型的递推滤波法,实现了压力变送器综合静态性能的检测,符合高精度设计要求,在该企业运行一年多,状态稳定可靠,满足企业自动化检测要求,极大地提高了该企业的生产效率,为企业带来明显经济效益。
 
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