一種多通道智能壓力變送器校驗儀研究

摘要:隨著工業自動化發展程度越來越高，壓力變送器的應用也越來越普遍，每年壓力變送器檢定臺件數也呈現倍速增長，提高檢定工作效率成為當務之急。為了應對此種狀況，針對壓力變送器的檢定過程，設計了一種具有多通道測量功能的精度高智能壓力變送器校驗儀,同時具備Hart通信功能。在檢定過程中，能夠同時測量多臺壓力變送器輸出電信號，從而提高檢定工作效率。
一、概述
　　主要針對壓力變送器檢定過程中效率低下的問題，研制了一種多通道校驗儀，可以同時對多臺變送器輸出電信號進行測量，同時保證了測量精度滿足檢定規程的要求，并且具有Hart功能，可對變送器的部分數據進行調整。
二、設計原理及研究成果
1.設計原理圖
　　在設計過程中，電子電路的設計是整體工作的核心部分。由于所設計的校驗儀要用在檢定過程中，那么測量精度就一定要滿足檢定規程的要求。項目的關鍵問題是如何在保證測量精度的前提下，實現多通道實時測量。在電子電路設計與元器件選型上，要避免外界環境及各通道間相互干擾對測量精度的影響，從而實現精度高、高效率測量。
　　多通道智能壓力變送器校驗儀原理如圖1所示，由采樣電路、信號調理電路、AD轉換電路、Hart通信調制解調電路及嵌入式人機交互系統等電路組成。
 
2.研究成果
　　通過本項目的實施，研制多通道智能壓力變送器校驗儀樣機-臺(見圖2)，可以同時對四臺壓力變送器輸出的電信號進行測量，測量精度滿足JJG882-2019《壓力變送器檢定規程》的要求。其具備良好的適配性能，主要技術指標如下:(1)電流測量范圍:0~30mA,精度等級:0.05級。(2)電壓測量范圍:0~10V,精度等級:0.05級。(3)具備四個通道同時測量功能，液晶實時顯示四路測量結果。(4)帶有Hart通信功能，代替Hart數表和手操器產品，對帶Hart協議的壓力變送器能進行參數調整。
三、多通道智能壓力變送器校驗儀性能測試實驗
1.校驗儀的測量精度是檢定工作的核心，在校驗儀樣機交付使用的第一時間，便送至甘肅省計量研究院電磁計量所進行校準。
　　依據校準證書出具的數據，此次設計的多通道智能壓力變送器校驗儀四個通道完全達到了預期精度等級(0.05級)，可以滿足壓力變送器日常檢定需要。在測試使用一年后，再次送檢至甘肅省計量研究院電磁計量所校準。根據兩次校準數據，選取了10mA測量點進行數據對比，具體數值如表1所示。根據預期精度0.05級的要求，可以判斷其穩定性也達到了作為計量標準器的條件。
 
2.在樣機交付使用后對其性能進行了反復試驗，現場試驗照片如圖2、圖3所示。
　　通過多次使用和測試，對其操作系統、界面進行優化，并形成最終版本。
 
 
　　圖3所示是傳統壓力變送路檢定過程接線圖，由圖中可以看出，傳統的校驗儀只能測量一臺壓力變送器的輸出。而設計的多通道智能壓力變送器校驗儀，實現了四通道同時測量，如圖2所示，且測量結果互不干擾，提高了工作效率。多通道智能壓力校驗儀具備完整的Hart通信功能,可以代替Hart數表和手操器產品，對帶Hart協議的壓力變送器能進行參數調整。
四、結束語
　　壓力變送器作為工業生產過程中重要的監控儀表，應用越來越普遍。對于需要進行大批量、周期檢定的各個壓力計量實驗室，提高工作效率是當務之急。設計的多通道智能壓力變送器校驗儀，根據壓力變送器的檢定過程，設計了多個通道同時精確測量，且取不干擾，較好地解決了這一問題，為壓力變送器的日常檢定提供了一種全新的思路、方向。