[發明專利]一種平衡式氣體壓力測壓方法與裝置

有效

• 申請號: 201510345272.X
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104949791B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 張榮標;錢陽;孫健
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及氣體壓力檢測領域，特別是一種氣體壓力檢測儀器儀表，能夠提高大范圍氣體壓力的檢測分辨率。

背景技術

壓力是工業生產中的重要參數。在生產過程中，壓力會直接影響產品的質量和生產效率。如果高壓容器的壓力超過額定值時，就會對生產人員和設備造成安全隱患。 目前，用來測量氣體壓力的工業自動化測量儀表按工作原理可分為液柱式、彈性式、負荷式和電測式等類型，特點分別如下：液壓式壓力測量儀是以 一定高度的液柱所產生的壓力，與被測壓力相平衡的原理測量壓力的，這種測量儀表的靈敏度較高，但存在量程受液柱高度限制、測壓范圍小、讀數不方便等問題，且測量結果常需要進行溫度和重力加速度等方面的修正；彈性式壓力測量儀表是利用各種不同形狀的彈性元件，在壓力下產生變形的原理制成的壓力測量儀表，在使用彈性式壓力測量儀表時，儀表活動部件之間存在摩擦，產生誤差；負荷式壓力測量儀表是直接按壓力的定義制作的，常見的有活塞式壓力計、浮球式壓力計和鐘罩式壓力計，這類壓力計雖然測量誤差很小，但結構復雜，成本較高；電測式壓力測量儀表是利用金屬或半導體的物理特性，直接將壓力轉換為電壓、 電流信號或頻率信號輸出，或是通過電阻應變片等將彈性體的形變轉換為電壓、電流信號輸出，但輸出信號小，造成測壓的范圍較小。總之，現有的這些氣體壓力測量儀表要么測壓范圍小，要么測量范圍較大時靈敏度卻不高，即測量分辨率不高，有些壓力測量儀表雖然分辨率較高，但不適用于大范圍的壓力檢測，結構又復雜。

發明內容

本發明為克服上述現有氣體壓力測量儀表的不足，利用零位平衡原理，提出一種較大范圍和較高分辨率的平衡式氣體壓力測壓方法與裝置，在提高壓力檢測范圍的同時也提高檢測分辨率。

本發明所提出的一種平衡式氣體壓力測壓裝置采用的技術方案是：包括豎直主管道，在豎直主管道側壁上連接與豎直主管道相垂直且內腔均與豎直主管道相通的1號泄壓管道、2號泄壓管道、3號泄壓管道這三個泄壓管道和一個支路管道，三個泄壓管道從上至下等距布置且內徑依次增大，豎直主管道頂部連接氣體壓力發生器、底部直接連通3號泄壓管道；每個泄壓管道上均設有一個管道閥門，每個管道閥門均連接一個步進電機；所述支路管道同軸連接玻璃管左端，玻璃管右端連接待測氣體進壓口，玻璃管水平放置且兩端比中間部分細，玻璃管中間部分管道內有一個小球，小球外徑與玻璃管中間部管道內徑相等且小球可左右運動；在玻璃管正上方設有CCD圖像傳感器，所述氣體壓力發生器、CCD圖像傳感器以及三個所述步進電機均與控制器相接。

本發明所提出的平衡式氣體壓力測壓裝置的氣體壓力測壓方法采用的技術方案是包括以下步驟：

A、打開氣體壓力發生器產生氣體，氣體經豎直主管道、支路管道從玻璃管左端通入，待測氣體經進壓口從玻璃管右端通入；

B、CCD圖像傳感器對小球的位置進行拍攝，并將圖片傳送至控制器，控制器將此圖片信息與預先處理的小球位于玻璃管正中心線處的圖片信息進行比較，根據小球球心所在位置的不同，從下至上依序地控制相應的步進電機帶動相應的管道閥門進行泄壓，直至小球位于正中心線處時停止泄壓；

C、將壓力發生器產生的氣壓減去步進電機作用后泄出的總體壓力值，得到待測氣壓值。

進一步地，步驟C中，步進電機作用后泄出的總體壓力值的求取方法是：

1）通過標定裝置獲知步進電機轉動度數與泄壓管道泄壓量的關系，所述標定裝置包括控制器、氣體壓力發生器、豎直主管道、三個測壓管道、三個氣體壓力表、三個泄壓管道及每個泄壓管道上對應的一個管道閥門和一個步進電機，每個測壓管道均連接一個氣體壓力表；豎直主管道頂端與氣體壓力發生器相通，豎直主管道側壁上由最底部向上等距地布置有三個泄壓管道和分別與三個泄壓管道處于同一高度的一一對應的三個測壓管道，每個測壓管道和對應的泄壓管道的內、外徑均相同；

2）打開氣體壓力發生器產生氣壓，打開三個氣體壓力表中的其一個氣體壓力表，顯示測量值，只驅動與該氣體壓力表對應的一個步進電機運轉1圈360°，此時測量出第一個氣壓值，將所述測量值減去第一個氣壓值則得到該步進電機轉動1圈對應的泄壓管道的泄壓量_；再驅動該步進電機再運轉1圈并測量出第二個氣壓值，將所述測量值減去第二個氣壓值則得到該步進電機轉動2圈對應的泄壓管道的泄壓量，如此重復得到該步進電機轉動n圈對應的氣壓變化值，這樣就獲得n個氣壓變化值樣本數據，n大于30；