航天器環境試驗中壓力變送器自動校準技術應用

摘要:隨著科學技術的發展,環境參數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的產品,不單位則瞄準了這個大市場,航天領域是主要目標市場,產品應用面較廣，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境試驗中的壓力變送器自動校準技術,結合具體的壓力變送器自動校準儀器組織和性能等,分析這一技術在航天器環境試驗中的積極作用。
現階段,電子數顯儀器行業發展迅速,產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、重工業等市場的巨大發展,引發了電子數顯儀器市場的迅速增長。
(2)電子數顯儀器行業近幾年迅速向數字化、智能化方向發展，取得了較快增長。從近期中國數顯行業發展的情況來看,勢頭喜人，與全國制造業-樣,雖然遇到了不少困難，但仍然保持向上發展的態勢。其中的自動校準技術,是相關設備儀器適應當前智能制造和生產發展趨勢下形成的有效技術之--,對于切實提升整體航天器環境試驗壓力變送器的應用質量和效益具有顯著作用。
1航天器環境試驗中壓力變送器應用的作用
     在進行航天器的地面環境模擬試驗中,需要借助相關的壓力變送器來對一些部位和數據信息進行測量,主要包括以下幾個方面內容:
進行動力系統壓力測試，對于設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;針對地面輔助設備也需要進行相應的壓力測試,針對空調機組進行壓力測控,針對潔凈壓縮空氣、氮氣、液氧、液氮等制取設備相關的壓力實施測量和控制。
      在針對相關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,需要應用相關的壓力測試儀表計量校準技術,促進整體測量精度和效率。就測量壓力參數而言,在工業中多使用壓力變送器針對壓力進行電流信號的轉換和相關模擬量的傳輸,使用電流信號的主要原因是避免測量校準受環境影響,考慮到電流源內阻無窮大,導線電阻串聯在回路中對信號的質量不會有直接影響。就目前壓力變送器信號在校準中的應用來看,屬于DDE111系統的,其負載電阻在0~350kΩ范圍內,輸出模擬直流電流信號在4~20mA。相關壓力變送器的校準以往都是通過手動完成,在校準中會出現很多的麻煩，容易導致誤差。為了提g高校準工作效率以及測量精度,可以開發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自動校準裝置結構以及運行原理設計
2.1裝置結構設計
      設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、供氣系統、壓力控制器系統被繳準壓力變送器、輔助設施、數據采集系統、運動執行系統等組合,構成完整的自動校準裝置。在具體的計算機系統總控中,使用研華工控機,并安裝相應的數據測控程序,在相應的供氣系統.中使用氮氣瓶，聯合減壓閥來實現供氣,為自動校準工作提.供相應的氣體,在相應的壓力控制系統中,針對所供的氣體根據標準值來實施輸出，為系統自動校準提供相應的壓力源。自動校準系統中的數據采集模塊借助計算機以及儀器.設備的通信接口使用，根據相關數據測控程序來設定相應的壓力變送器校準值,數據采集系統運用單片機和ADC芯片,配合多種傳感器，能夠采集、處理、顯示幾乎所有生產過程的環境和產品參數叫。利用外部存儲芯片,能夠記錄、采集運算過程中的所有數據。可通過不同的驅動器和接口,實現不同顯示平臺的圖形顯示。通過可控硅、運算放大器和PID控制環節，可以實現大部分生產線的生產過程控制。綜上所述,相應的功能系統可利用自身強大的功能實現生產線的自動化、智能化。在自動校準裝置中,計算機系統可以根據具體的接口通信,針對變送器相應的顯示數據來進行收集和保存,開展校準證書的有效處理。在最終的執行系統中，將相應的壓力值傳送到被檢定的變送器中,真正實現自動校準目標。
2.2自動校準原理
      自動校準裝置的設計按照壓力變送器的具體測量范圍以及進度情況,可以選擇相應的校準點,保證相應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整,保證其和理論的上下限值保持--致,完成對于相應壓力變送器的零點以及滿量程校準。
在進行校準之前,需要在相應的計算機虛擬儀器測控軟件中進行設備的相關數據導入，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，在壓力達到相應設定值的情況保持相應的數值能夠穩定2s以上。此時,壓力變送器能夠對于計算機進行相應的信息反饋，借助虛擬儀器測控軟件,能夠對被校準的壓力變送器傳輸的電流值進行檢測和讀取，在完成相關數據的保存后,計算機可以針對壓力控制器來發布指令,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,軟件還會針對數據進行分析,最終獲得相應的校準數據結果,將校準結果打印出來,形成校準證書，就能夠作為航天器對應的壓力變送器的具體校準證書了。
3虛擬儀器測控軟件設計要點
      在進行整個自動校準裝置的設計中,需要用到虛擬儀器測控軟件,這是計算機實現控制操作的重要軟件基礎,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用比較廣泛,整體功能也比較完善，在很多工業領域、實驗研究以及學術領域都有不同程度的應用。這-軟件能夠實現數據采集和正確的儀器控制目標，該軟件系統中包含的數據采集卡硬件驅動以及相關地鐵通信協議功能都得以實現'6,還包含了相關的庫函數，使用該軟件開發平臺進行編程，具有良好的使用效果,就其具體功能結構來看,主要包含多個模塊,即壓.力標準裝置控制模塊、信息模塊、數據處理模塊、生成模塊等,不同模塊完成不同的任務,構成一個強大的軟件測控系統。
4自動校準成效
      根據設計的壓力變送器自動校準裝置的實踐應用,在相.應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,符合檢定要求,相應的回程誤差也符合檢定規定"”,表明這一自動校準裝置在航天器環境試驗中應用，能夠滿足要求,具有一定的應用可行性。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論。
5結語
      根據航天器環境試驗中壓力變送器的自動校準需要,設計了相應的自動校準裝置,產品嚴格按照航天級工業標準生產制作,生產過程以中國航天最高標準嚴格要求,產品具有使用范圍廣、儀表精度高、可靠性高等優點,適用于航天航空、軍工企業以及廣大生產制造企業，與市面上的同類產品相比，精度更高質量更可靠。該自動校準裝置的設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的數據進行采集和處理,能夠有效實現壓力變送器的自動校準，提升整體的校準數據精度和有效性。在試驗中發現,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。在大量試驗中發現，自動校準裝置整體的運行穩定性比較好,符合相關的校準檢定要求,裝置整體運營有效。