基于LabVIEW的壓力表檢定系統(tǒng)研發(fā)
針對壓力表檢定過程因全人工操作而易產(chǎn)生人為誤差的情況.根據(jù)國家檢定規(guī)程研發(fā)壓力表檢 定系統(tǒng)。采用數(shù)字化技術(shù)編程.使系統(tǒng)自動(dòng)采集檢定數(shù)據(jù).并利用計(jì)算機(jī)對檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，檢定完成后根據(jù)需求生成原始記錄并打印，有效減小了人為誤差.降低了勞動(dòng)強(qiáng)度.提高了檢定效率。
在壓力表檢定過程中，檢定員需要 人工搬動(dòng)砝碼進(jìn)行加載、卸載，且需要邊 檢定邊人工記錄檢定數(shù)據(jù)以形成原始記 錄，并人工進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及判定，整個(gè)檢 定過程的勞動(dòng)強(qiáng)度較大、工作效率低。高 強(qiáng)度的工作會(huì)增加檢定人員的疲勞感， 使其在后續(xù)的讀數(shù)、數(shù)據(jù)處理中易產(chǎn)生 人為誤差，核驗(yàn)人員也會(huì)因疲勞而不易 發(fā)現(xiàn)誤差問題，因而無法保證源數(shù)據(jù)的 準(zhǔn)確，使發(fā)動(dòng)機(jī)在修理中存在潛在的質(zhì) 量風(fēng)險(xiǎn)。針對以上問題，本文提出壓力表檢定系統(tǒng)的技術(shù)研究工作，利用計(jì)量站 現(xiàn)有的人員及技術(shù)條件，優(yōu)化壓力表檢 定過程。
1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
整個(gè)測量系統(tǒng)由硬件和軟件兩部 分組成，主要工作流程是利用數(shù)字壓力 校驗(yàn)儀測量被檢壓力表加壓在檢定值時(shí) 的壓力值，通過RS-232數(shù)據(jù)采集設(shè)備將 檢定值傳輸至計(jì)算機(jī)，采用上位機(jī)程序 對所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析和處理，根 據(jù)需要生成原始記錄并打印。系統(tǒng)方案 流程圖如圖1所示。
2.系統(tǒng)硬件構(gòu)成
壓力表檢定系統(tǒng)硬件主要由數(shù)字 壓力表、臺(tái)式液壓泵、手控開關(guān)、計(jì)算機(jī) 和打印機(jī)組成。系統(tǒng)使用的數(shù)字壓力 校驗(yàn)儀型號(hào)為ConST273，測量范圍為 0~60MPa，工作介質(zhì)為葵二酸二異辛酯。 臺(tái)式液壓泵的型號(hào)為ConST181A,壓力 范圍為-0.085~70MPa。
3.系統(tǒng)軟件功能
壓力表檢定系統(tǒng)的主要目的是對壓力表檢定過 程中的檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并實(shí)時(shí)顯示數(shù)字壓力表的 壓力值，手動(dòng)觸發(fā)將檢定數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，根據(jù)國 家檢定規(guī)程在計(jì)算機(jī)上對檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最 后根據(jù)檢定員的需求生成原始記錄并打印。軟件程序 流程及系統(tǒng)主界面分別如圖2、圖3所示。
3.1數(shù)據(jù)采集
壓力表檢定系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)是對數(shù)字壓力表數(shù) 據(jù)的實(shí)時(shí)采集。由ConST273數(shù)字壓力表的使用說明 書得知，其串口傳輸數(shù)據(jù)格式為：位數(shù)字位，無奇偶 校驗(yàn)，2位停止位，波特率默認(rèn)為9600。發(fā)送數(shù)據(jù)格式 為“ A:X:Knnnn:C0:C1:C2:C3:C4+結(jié)束符”。根據(jù)以上 信息設(shè)置好數(shù)據(jù)傳輸格式，在上位機(jī)對采集到的數(shù)據(jù) 進(jìn)行字符串移位和截取，并對數(shù)字壓力表的壓力值 (示值)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，上位機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，如圖4所 示。
3.2檢定值輸入及檢定
開始檢定前，輸人被檢表基本信息及所需檢定 的檢定值,確定無誤后運(yùn)行程序,使用標(biāo)準(zhǔn)壓力泵進(jìn) 行壓力加載,待被檢表顯示在所需檢定的檢定點(diǎn)處， 輕敲被檢表,觀察被檢表指針漂移情況，并將輕敲位 移結(jié)果輸人到“輕敲位移”控件中，隨后按下手控開關(guān) 釆集標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字表上的壓力值,這樣便將檢定點(diǎn)的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)值及其輕敲位移采集顯示到主界 面相應(yīng)位置。接著，根據(jù)需要重復(fù)上述過 程，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)檢定點(diǎn)的檢定。在整 個(gè)過程中，會(huì)發(fā)生因壓力未加壓到檢定 點(diǎn)而導(dǎo)致采集失誤的情況，因此設(shè)計(jì)了 “上一步”功能，檢定員可使用“上一步” 按鈕實(shí)現(xiàn)某個(gè)檢定點(diǎn)的再次檢定。上位 機(jī)實(shí)現(xiàn)程序如圖5所示。
3.3數(shù)據(jù)處理
根據(jù)精密(一般)壓力表的國家檢定 規(guī)程，對被檢壓力表實(shí)施檢定后需對檢 定結(jié)果進(jìn)行分析及處理，主要是獲得回 程誤差、平均值和示值誤差，紙質(zhì)原始記 錄中的數(shù)據(jù)處理板塊如圖6所示。在上位 機(jī)程序編程的實(shí)現(xiàn)過程中，回程誤差及 平均值比較簡單，而示值誤差比較復(fù)雜。 本系統(tǒng)自主編寫了示值誤差子vi,能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行示值誤差計(jì)算，該子^的程序框 圖如圖7所示。
3.4原始記錄生成及打印
被檢表的所有檢定值檢定完畢后， 選擇被檢壓力表所需原始記錄的樣式， 點(diǎn)擊“打印”按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)生成原始 記錄，檢定員可根據(jù)需要打印原始記錄 或存儲(chǔ)在電腦上。
4.系統(tǒng)確認(rèn)及效果 檢査
為了保證壓力檢 定系統(tǒng)的可靠性和先 進(jìn)性，采用比對的方 法對檢定時(shí)間及檢定 結(jié)果進(jìn)行分析。采用原檢定方法與該壓力檢 一 定系統(tǒng)分別對一般壓 力表和精密壓力表進(jìn) 行檢定，并進(jìn)行數(shù)據(jù)比 對。經(jīng)過多組比對試 u驗(yàn)，得出以下結(jié)論：兩 種方法實(shí)施的壓力表 檢定的判定結(jié)果一致， 采用活塞式壓力計(jì)的 檢定耗時(shí)約是該壓力 檢定系統(tǒng)檢定耗時(shí)的4 倍，且在壓力檢定系統(tǒng)實(shí)施壓力表檢定 過程中，無需搬動(dòng)砝碼，無需手動(dòng)記錄 檢定數(shù)據(jù)，無需進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。由此可 見，本壓力檢定系統(tǒng)的研發(fā)，不僅可以 準(zhǔn)確地進(jìn)行壓力表檢定，還能降低檢定 員的勞動(dòng)量，減小人為誤差，提高檢定 效率。
5.總結(jié)
本壓力表檢定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力表檢 定的數(shù)字化和信息化。系統(tǒng)的界面友好， 操作方便，適應(yīng)性強(qiáng)。經(jīng)過現(xiàn)場使用和測 試比對，檢定過程不僅符合國家檢定規(guī) 程要求，還提高了檢定效率。下一步將對 系統(tǒng)進(jìn)一步完善:對檢定系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化， 加人數(shù)字壓力計(jì)及壓力變送器的檢定項(xiàng) 目，以覆蓋更多的力學(xué)測量儀表的檢定; 將對檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)歷 史數(shù)據(jù)的查詢，更有利于原始記錄的維 護(hù)及管理。
