專(zhuān)利名稱(chēng)：壓力表校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓力表校準(zhǔn)裝置，適用于氣壓表的精密計(jì)量及校正。
為了保證氣壓表的精度，壓力表在使用一段時(shí)間后都需要進(jìn)行校準(zhǔn)?，F(xiàn)在常用的壓力校正方法是將被校的壓力表放在氣路校表裝置上，利用配平砝碼計(jì)量出被校表的誤差，然后對(duì)被校表進(jìn)行修正，這種方法存在著視差大、搬動(dòng)配壓砝碼勞動(dòng)強(qiáng)度高，速度慢等問(wèn)題。
為了克服上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提出一種借助壓阻變換器的測(cè)壓校準(zhǔn)計(jì)量裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的被校表和壓力傳感器裝于同一氣路裝置上，氣路內(nèi)的氣壓通過(guò)壓力傳感器將其非電量的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬的電壓信號(hào)，將模擬的電壓信號(hào)經(jīng)電壓一頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，對(duì)其頻率信號(hào)利用微處理機(jī)進(jìn)行處理，即可得到氣路內(nèi)氣壓的準(zhǔn)確值，利用該值可以找出被校表的誤差，根據(jù)其誤差值對(duì)被校表進(jìn)行修正。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是壓力表校準(zhǔn)裝置操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精確，省掉了裝卸沉重砝碼的繁重勞動(dòng)，成本低。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出

圖1壓力表校準(zhǔn)裝置方塊圖圖2壓力表校準(zhǔn)裝置氣路示意圖圖3壓力表校準(zhǔn)裝置運(yùn)算放大器和電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路示意圖圖4壓力表校準(zhǔn)裝置數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)方塊圖圖5壓力表校準(zhǔn)裝置邏輯控制原理圖本實(shí)用新型的壓力表校準(zhǔn)裝置(見(jiàn)圖1)由氣路1、被校表2、壓力傳感器3、線性擴(kuò)展電路4、電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6和穩(wěn)壓電源7等組成。本實(shí)用新型的特征在于利用線性擴(kuò)展電路4使得壓力傳感器3的線性工作范圍得到擴(kuò)展，利用電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，然后將此頻率信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6處理后進(jìn)行顯示或記錄。氣路1的結(jié)構(gòu)裝置見(jiàn)圖2，它包括有充壓閥8、氣路微調(diào)與緩沖器9、氣室10、氣室11、被校表接口12、壓力傳感器接口13和減壓閥14。充壓閥8和減壓閥14受開(kāi)關(guān)K1、K2控制，兩者選用電磁閥。氣路結(jié)構(gòu)部分由金屬加工制作，壓力傳感器3選用線性好的擴(kuò)散硅傳感器。線性擴(kuò)展電路4和電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5選用運(yùn)算放大器模塊XFC和電壓一頻率轉(zhuǎn)換模塊VFC，其電路工作原理見(jiàn)圖3。在本實(shí)施例中運(yùn)算放大器和電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5的電阻元件R1、R2、R3、R4、R5分別選用10K、120K、18K、18K和120K歐姆左右的電阻，R6、R7、R8分別選用2.7K、500、50K的可調(diào)電阻。C1、C2為電容，C1、C2分別選用5.1PF、1000PF左右。
數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6的方塊圖見(jiàn)圖4，它包括有微處理機(jī)15、計(jì)數(shù)器J1和J2、緩存器T1和T2、計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q、CRT顯示器16、邏輯控制電路18以及打印機(jī)LP。本實(shí)施例的微處理機(jī)15選用PC－8300或者PC－81，由于PC－8300中的C4005功能有限，不能用于管理計(jì)數(shù)器J1和J2、緩存器T1和T2等的邏輯操作，為此，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6中增加了組合邏輯控制電路18，以配合CPU、C4005實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器J1和J2以及緩存器T1和T2的邏輯操作。圖5所示為壓力表校準(zhǔn)裝置邏輯控制原理圖，它包括有計(jì)數(shù)器J1和J2、緩存器T1和T2、計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q、CRT顯示器16、打印機(jī)LP以及邏輯控制電路18，邏輯控制電路18由與門(mén)電路A1、A2、A3、A4；或門(mén)電路H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7；非門(mén)電路N1、N2、N3、N4組成。圖5中的Y、B均表示各個(gè)邏輯元件與微處理機(jī)15的數(shù)據(jù)傳輸線。計(jì)數(shù)器J1和J2選用兩個(gè)八位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器J1和J2串行使用，用以擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)能力。這種計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)能力超過(guò)65500以上，與同容量計(jì)數(shù)能力的十六位A／D轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器相比，成本大大降低。利用這種串行使用的計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)精度達(dá)到6.5萬(wàn)分之一。這正是本實(shí)用新型的壓力表校準(zhǔn)裝置精度高的主要原因之一。計(jì)數(shù)器J1和J2計(jì)數(shù)起止時(shí)間受計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q的控制，計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q本實(shí)施例選用單穩(wěn)觸發(fā)器。數(shù)據(jù)采集程序錄于磁帶機(jī)17上，使用時(shí)將程序從磁帶機(jī)17上讀入微處理機(jī)15。
本實(shí)用新型的壓力表校準(zhǔn)裝置的工作過(guò)程描述如下
開(kāi)啟充壓閥8，氣路1內(nèi)充至一定的壓力。此時(shí)氣室10和氣室11的壓力值相同。氣路1內(nèi)充壓后，壓力傳感器3在氣路1內(nèi)壓力的作用下產(chǎn)生一個(gè)與其壓力相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)輸出，在壓力傳感器3的有效工作范圍內(nèi)，電壓輸出信號(hào)的大小與氣路1內(nèi)的氣壓成近似的線性關(guān)系，該信號(hào)經(jīng)線性擴(kuò)展電路4進(jìn)行放大和對(duì)其非線性進(jìn)行補(bǔ)償，使得電壓信號(hào)的線性范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，提高了壓力傳感器3的工作范圍。線性擴(kuò)展電路4的輸出電壓信號(hào)加給電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5，電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5的輸出頻率信號(hào)CP與其輸入電壓成正比。這樣一來(lái)，電壓－頻率轉(zhuǎn)換電路5的輸出頻率信號(hào)CP反映了氣路1內(nèi)氣壓的大小。電壓－頻率轉(zhuǎn)換電路5輸出頻率信號(hào)CP經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6處理后即可得到氣路1內(nèi)的準(zhǔn)確壓力值，利用CRT顯示器16顯示或打印機(jī)LP進(jìn)行記錄。在實(shí)際操作中可通過(guò)調(diào)節(jié)氣路1中的氣路微調(diào)與緩沖器9，將氣路1中的氣體壓力調(diào)至一個(gè)合理的數(shù)值(如某一個(gè)整數(shù)壓力值)，然后檢查被校表2的壓力指示值與CRT顯示器16的顯示值之差，該差值被認(rèn)為是被校表2的誤差，據(jù)此誤差可對(duì)被校表2進(jìn)行修正。
本實(shí)用新型的壓力表校準(zhǔn)裝置數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6工作時(shí)將磁帶機(jī)17上的程序讀入微處理機(jī)15，微處理機(jī)15將程序通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線Y1、B2、B3、B4、B5及B1、Y2、Y3經(jīng)A1、N1、H1、N2、A2、N3加給譯碼器P，使譯碼器P工作，微處理機(jī)15程序經(jīng)Y4、Y5輸入譯碼器P，譯碼器P產(chǎn)生的信號(hào)加給H2生成清零信號(hào)，清計(jì)數(shù)器J1和J2，然后產(chǎn)生H3的信號(hào)加給計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q，計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q的輸出信號(hào)和來(lái)自電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5的輸出頻率信號(hào)CP一起經(jīng)A4加給計(jì)數(shù)器J1和J2，使計(jì)數(shù)器J1和J2采集來(lái)自輸出頻率信號(hào)CP的數(shù)據(jù)。微處理機(jī)15還通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線Y6對(duì)或門(mén)H2、H3、H4、H5進(jìn)行控制。在計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q向A4輸出信號(hào)的同時(shí)也輸出一個(gè)信號(hào)加給H6，H6同時(shí)也接收來(lái)自打印機(jī)LP的信號(hào)。H6的輸出加給非門(mén)電路N4，非門(mén)電路N4的輸出與來(lái)自微處理機(jī)15的數(shù)據(jù)傳輸線Y7的信號(hào)一起加給A3，A3的輸出給數(shù)據(jù)傳輸線Y8輸入微處理機(jī)15，其作用是在計(jì)數(shù)器J1和J2采集數(shù)據(jù)期間使微處理機(jī)15掛起。當(dāng)計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q開(kāi)通時(shí)間結(jié)束時(shí)，又經(jīng)H6、N4、A3喚醒微處理機(jī)15，從緩存器T1和T2取數(shù)。這時(shí)微處理機(jī)15經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線Y4、Y5發(fā)出信號(hào)經(jīng)譯碼器P向H4、H5開(kāi)啟緩存器T1和T2，緩存器T1和T2分別將計(jì)數(shù)器J1和J2采集的數(shù)據(jù)送上總線輸入微處理機(jī)15，此時(shí)譯碼器P仍受A1、N1、H1及N2、A2、N3產(chǎn)生的組合邏輯信號(hào)控制。取數(shù)完成后，受組合邏輯控制的各個(gè)部分全部掛起。
如果程序要求打印輸出時(shí)，仍經(jīng)組合邏輯使譯碼器P工作。此時(shí)Y4、Y5經(jīng)譯碼器P產(chǎn)生的信號(hào)和來(lái)自Y9的信號(hào)一起加給H7，H7的輸出加給打印機(jī)LP，此時(shí)打印機(jī)LP可以從總線取得數(shù)據(jù)進(jìn)行打印，打印機(jī)LP進(jìn)入忙態(tài)，并將忙態(tài)信號(hào)也經(jīng)H6、N4產(chǎn)生的信號(hào)和來(lái)自Y7的信號(hào)一起加給A3，A3的輸出通知微處理機(jī)15直到打印完成，再由微處理機(jī)15送入下一次采集的數(shù)據(jù)，否則結(jié)束打印。
本實(shí)用新型的壓力傳感器3、氣路1等可根據(jù)工作壓力的要求進(jìn)行配置，能做到0－1兆帕、0.1－10兆帕、1－100兆帕等系列數(shù)字式測(cè)壓校準(zhǔn)裝置。
本實(shí)用新型的壓力表校準(zhǔn)裝置為智能型頻率數(shù)字式測(cè)壓校準(zhǔn)裝置，用頻率計(jì)數(shù)來(lái)計(jì)量壓力可做到0.00001兆帕，計(jì)量精度是大有潛力可挖的，而用砝碼最小只能做到0.005兆帕。除了可以用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓“兆帕”計(jì)量外，還可用公斤／平方厘米、毫米汞柱以及毫米水柱等進(jìn)行壓力計(jì)量。
固態(tài)壓阻傳感器的非線性精度一般在0.1％左右，達(dá)不到要求的計(jì)量精度，為解決這一問(wèn)題，提高壓力非電量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏康木€性關(guān)系和測(cè)壓精度，進(jìn)行了壓力與壓阻傳感器的阻值變化規(guī)律理論推算，并進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)算。在此理論基礎(chǔ)上，提高了壓阻傳感器的線性度，使其精度達(dá)到0.999999以上。
權(quán)利要求1.一種壓力表校準(zhǔn)裝置，由氣路1和被校表2組成，本實(shí)用新型的特征在于壓力傳感器接口13處加一個(gè)將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的壓力傳感器3，線性擴(kuò)展電路4，將壓力傳感器3輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)的電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路5，對(duì)電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路5的輸出頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6以及穩(wěn)壓電源7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力表校準(zhǔn)裝置，其特征在于上述的壓力傳感器3選用擴(kuò)散硅壓阻傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力表校準(zhǔn)裝置，其特征在于上述的線性擴(kuò)展電路4和電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路5選用由運(yùn)算放大器模塊和電壓一頻率轉(zhuǎn)換電路模塊以及電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8，電容C1、C2組成的電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力表校準(zhǔn)裝置，其特征在于上述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6由微處理機(jī)15、計(jì)數(shù)器J1和J2、緩存器T1和T2、計(jì)數(shù)器控制閘門(mén)Q、CRT顯示器16、邏輯控制電路18以及打印機(jī)LP組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的壓力表校準(zhǔn)裝置，其特征在于上述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)6包含有用于配合CPU、C4005實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器J1和J2、緩存器T1和T2的邏輯控制電路18是由與門(mén)電路A1、A2、A3、A4，或門(mén)電路H1、H2、H3、H4、H5、H6、H7，非門(mén)電路N1、N2、N3、N4組成。
專(zhuān)利摘要一種壓力表校準(zhǔn)裝置，適用于氣壓表的精密計(jì)量和校正。它將被校表和壓力傳感器裝于同一氣路裝置上，氣路內(nèi)的氣壓通過(guò)壓力傳感器將其非電量的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬的電壓信號(hào)，將模擬的電壓信號(hào)經(jīng)電壓—頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，對(duì)其頻率信號(hào)利用微機(jī)進(jìn)行處理，即可得到氣路內(nèi)氣壓的準(zhǔn)確值，利用該值可找出被校表的誤差，根據(jù)其誤差值對(duì)被校表進(jìn)行修正。本裝置操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精確，省掉了裝卸砝碼的勞動(dòng)，成本低。
文檔編號(hào)G01L27/00GK2035882SQ8821331
公開(kāi)日1989年4月12日 申請(qǐng)日期1988年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月16日
發(fā)明者李慶華, 李建國(guó) 申請(qǐng)人:遼寧錦西市38610部隊(duì)