[發明專利]比例閥門對精密氣壓控制裝置

無效

• 申請號: 200810010469.8
• 申請日: 2008-02-25
• 公開（公告）號: CN101256417A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 周德海;崔保健;侯興勃
• 申請（專利權）人: 周德海;崔保健;侯興勃
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20;G05B6/02;G05B11/42
• 代理公司: 葫蘆島天開專利代理事務所
• 代理人: 魏勇

技術領域

本發明提出的是應用于航空、航天、氣壓計量校準領域的標準氣壓信號的產生與控制的裝置，具體地說是比例閥門對精密氣壓控制裝置。

背景技術

隨著現代科學技術的發展，壓力計量測試技術發展很快，不僅體現在壓力測量的準度、測量的量程范圍等方面，而且，由過去僅僅研究靜態壓力的計量測試、校準，發展到動態壓力的計量測試、校準標定，不僅在實踐上得到了發展，而且在理論上也逐步完善。精密的控制元器件，高精度數字式壓力測量技術、壓力控制技術、在壓力的測量和自動控制等方面發揮重要作用，而壓力精密測量技術與現代電子技術和自動控制技術相結合，派生出許多新型的壓力測試儀器儀表，如高精度的數字壓力計、智能壓力變送器和智能壓力傳感器等，并在實用工作中得到了廣泛應用，使得傳統的壓力標準裝置無法適應這些壓力測量儀表的校驗需要，對壓力的校驗和檢定校準提出了新的要求，特別是對新型的壓力標準裝置需求更為迫切。

目前，在壓力計量和傳感器標定特別是靜態標定領域，活塞式壓力標定器仍然占據主流。這類儀器的工作原理是將壓力溯源到質量和面積，依靠標準砝碼的質量和活塞面積的準確度保證壓力計量準確度，其壓力值等于工作狀態下標準砝碼產生的重力除以活塞有效面積，需要對當地的重力加速度和空氣浮力、溫度影響等因素進行修正，其標準砝碼的質量都是按照使用地點的重力加速度調配的，如果在重力加速度不同的使用地點和特殊情況下需要產生特定壓力值，而這些壓力值恰好不在活塞壓力計標準砝碼所產生的壓力點上，必須進行復雜的修正計算，給實用檢定工作造成了極大不便。

近年來，北京航空航天大學對氣體緊密自動壓力控制器和壓力自動校驗技術進行了大量研究工作，在2001年，研制成功了精密氣體自動壓力控制器，該精密自動壓力控制器采用多級開關法控制方式，壓力輸出的穩定性達到了0.02％F.S，滿足計量檢定的需要。但是體積較大(480×445×266毫米)，重量達26千克，并且操作復雜，壓力穩定時間長。

在航空航天的領域，大氣參數的校驗設備同樣需要精密氣壓產生與控制裝置。

鑒于上述原因，考慮到目前還沒有可以實現連續調整的高精度氣壓標準，因此，需要檢測精度高、控制準確、動作速度快的氣壓檢測與控制裝置問世。

發明內容

為了克服現有氣壓檢測與控制裝置的缺點，本發明提出了比例閥門對精密氣壓控制裝置。該裝置通過高穩定高精密模擬控制電路、比例閥門對氣壓控制部件、雙傳感器控制部件的相互結合解決精度、速度、準確度等技術問題。

本發明解決技術問題所采用的方案是：

由雙傳感器、比例閥門對、恒流源、傳感器調理電路、實用微分電路、PID控制電路、高分辨率DA轉換器、比例閥門驅動電路和串行接口相互連接構成本發明裝置。

其中：計算機與通訊電路、單片機、模數轉換單元、模擬PID控制電路、閥門驅動器相互連接并信號供給氣容，同時氣容與被檢儀表相連通，壓力源通過減壓閥減壓供給氣容，氣容與真空泵相通，經過減壓的氣體流經過比例閥門進入氣容，調理放大電路和模擬傳感器將壓力信號轉換成電信號，并回饋到模擬PID控制電路中，氣容中所產生的電信號通過數字傳感器與計算機相連通，形成可控可顯示的氣壓數字信號，成為雙傳感器。

其中：比例閥門對中，加壓泵通過管路與壓力表連通，同時供給減壓閥，通過減壓閥減壓后供給進氣比例閥中，并與氣容相連通，然后通過抽氣比例閥、過濾器與真空泵相連通，氣體經過氣容形成氣體壓力信號，數字傳感器通過氣容后供給模擬傳感器，形成模擬氣壓電信號。

其中：恒流源中，由恒流源輸入器與恒流源運算放大器和恒流源三極管線路連接并接入到恒流源模擬傳感器中，通過恒流源電阻器的作用共同構成恒流源控制器，三極管發射極輸恒流源正端，電阻器為恒流源負端，通過正輸出端和負輸出端為模擬傳感器供電。

其中：傳感器調理電路，傳感器正輸入端與傳感器正輸入端運算放大器與傳感器負輸入端與傳感器負輸入端運算放大器共同為正向運算放大器供電，又經過零點調整二極管及電阻為反向運算放大器供電，經過分流電阻形成電流，通過傳感器信號輸出端輸出。

其中：實用微分電路，電流通過微分電路輸入端經過電阻和電容同時供給微分電路初始調整運算放大器和微分電路續繼調整運算放大器，然后通過可調電阻及定阻電阻供給微分電路輸出端，向外輸出微分電流。