智能壓力表檢定儀的設計
本文介紹了一款新的經濟型的智能壓力表檢定儀的設計,該檢定儀可以完成檢定指針式普通壓力表、精密壓力表、壓力傳感器、 壓力變送器的全自動檢定,操作方便、檢定精度高,測量重復性小,穩定性好。開發軟件用采用美國NI公司的LabVIEW2011可視化開發系 統,具有良好的人機交流界面。
壓力表是工業生產中重要的壓力測 量儀表,廣泛用于熱力管網、供水供氣、輸 油等系統,幾乎應用于工業流程各個環節 領域。故壓力表的準確性對生產、安全、防 護等有著重要的影響。壓力表的檢定工作 也顯得格外重要,但是傳統的壓力表檢定 在計量領域一直是一個耗時、耗力、相當 繁瑣的工作,檢定壓力表的方法基本是用 連通管將被檢壓力表和一塊測量范圍相 近的精密壓力表相連,通過手動增壓對壓 力表各受檢點進行數據比對來確定示值 誤差、回程差等指標。此種方法勞動強度 大，耗時，效率低。由于檢定時人眼讀數, 長時間檢定后估讀誤差會偏大，眼睛疲 勞,在一定程度上影響檢定結果和勞動效 率。隨著控制技術及圖像處理技術的發 展,壓力表檢定近年來也逐步實現了半自 動化到全自動化的發展，目前投入使用的 產品也有,本文就該類檢定儀進行研宄, 設計出一款新型全自動智能壓力表檢定 儀,他是基于壓力源控制技術、圖像處理 技術及數據處理技術的基礎上,能夠有效 提高檢定的精度，減少工作強度，同時測 量結果的不確定度也有所減小,勞動效率 也有較大提高。該檢定儀進行壓力表檢定 時只需要檢定人員按要求安裝好壓力表, 調整好攝像頭位置即可,檢定儀完成整個 檢定過程,輸出結果，檢定時間約1分鐘， 在大批量的壓力表檢定時更能顯示出他 的優勢。
1.智能壓力表檢定儀的總體要求和性能 指標
該智能壓力表檢定儀可以用于精密壓 力表、普通壓力表、壓力傳感器、壓力變送 器、壓力調節閥等檢定,用戶只要按要求安 裝被檢壓力表,將CCD攝像頭瞄準壓力表 表盤,按要求選擇相應壓力表類型點擊“開 始”鍵,壓力表檢定儀即能完成相關指標檢 定。該儀器同時具有手動檢定功能,在某些 特殊惡劣環境下,可以選擇手動檢定工作 方式。
該壓力表檢定儀的技術參數要求能達 到表1所示指標。
以上技術指標能夠完全滿足壓力表檢 定規程要求,本設計根據以上技術指標完 成各硬件、軟件設計與配件選取。
2.壓力表檢定儀的結構組成
該檢定儀是一款全自動壓力表校驗儀 器,該儀器由壓力控制技術、CCD攝像技術 及圖像處理技術基礎上設計而成,實現指 針式壓力表的檢定(如圖1)。
2.1壓力控制系統
檢定儀的壓力控制系統包括壓力產生 模塊和壓力控制部分組成,主要是有步進 電機驅動活塞壓力計來增壓與調壓,控制 系統中用0.05%精密壓力表測量實時壓力, 反饋給控制系統達到閉環控制。活塞壓力 計選用0.05%等級,檢定時電機驅動先大步 加壓,待加壓至被檢表量程90%時變為穩步 小步進增壓,保證系統靜態壓力精度及壓 力產生的快速性,又不會引起過沖[1]。為防 止被檢表過壓沖壞,該控制系統設定最高 壓力保護設計,根據被檢表的量程設定活 塞壓力計的增壓最高上限，當壓力增至上 限值時自動停止增壓。步進電機采用森創 兩相混合步進電機,穩定性好,驅動精度 高,響應速度快,通過驅動控制器最小可以 達到0.01°的控制精度。
2.2CCD攝像與采集系統
本部分由CCD攝像頭對準壓力表表 盤，對壓力表各受檢點位置實時拍攝,待壓 力升至被檢點時采集數據。本設計中選用 MV-VS130FM/FC高分辨率黑白/彩色工 業數字CCD攝像機,最高分辨率為1280 X 1024,象素尺寸4.65 y m,黑白輸出,清晰度 大于960線，12位數據輸出，具有較好的數 據交換接口。
2.3圖像處理
該部分主要由圖像獲取、圖像采集、圖 像數據轉換、圖像預處理組成。由CCD攝像 頭獲取的圖像經數據采集卡采集并傳輸給 計算機，圖像進行預處理，主要包括邊緣檢 測、圖像銳化、閥值分割等，使原始圖像成 為清晰的，對比度良好的可處理圖像。經過 處理后的圖像數據獲取表盤位置、示值刻 度線、指針位置等主要參數，最終計算檢定 點的示值。
3.系統軟件設計
該設計系統開發軟件采用LabVIEW 2011可視化開發系統，直觀的用戶界面，對 圖像處理功能較好，同時應用C語言對采集 數據進行處理將結果輸出。考慮大多檢定 機構需要做原始記錄，該設計中將數據及 處理結果與原始記錄相銜接，可以實現檢 定結果用原始記錄的格式輸出并保存副 本，為檢定人員節省原始記錄的編寫，進一 步提高檢定員勞動效率。
4.計量性能驗證
4.1重復性試驗
選取一計量性能較穩定的0.4級精密 壓力表，按照要求安裝后重復性條件下重 復檢測8次，將8次數據輸出進行統計分析， 各個受檢點將8次數據分別計算實驗標準 差，結果均小于0.5%，符合最初設計要求。
4.2穩定性試驗
通常計量領域對穩定性考核方法主要 有兩種方式:（1)高一等級標準溯源方法，
(2)用穩定的計量器具每間隔某一時間對考 核對象進行檢測，連續檢測三次以上。根據 具體情況，該穩定性考核選用第二種方法， 選擇一 0.4級精密壓力表，每隔一個月用該 檢定儀進行檢定一次檢測，連續觀測三個 月，四次試驗中最大值與最小值之差均小 于精密壓力表的最大示值誤差。符合 JJF1033-2008計量標準考核要求。
5.結語
本設計達到壓力表檢定及不確定度規 范要求，作為檢定儀器，其具有較高的精度等級，同時操作簡單，性能穩定，重復測量 能力較強，同時具有良好的人機溝通能力， 一定程度的減小了勞動強度，且勞動效率 也大大提高，有較好的使用價值。
