專利名稱：多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓力儀器儀表的計(jì)量校準(zhǔn)領(lǐng)域，主要涉及該領(lǐng)域的自動(dòng)化校準(zhǔn)，特別是涉及一種便于攜帶至現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)壓力儀表進(jìn)行校準(zhǔn)并可切換標(biāo)準(zhǔn)量程的自動(dòng)化校準(zhǔn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)、壓力測(cè)量等領(lǐng)域中所使用的壓力表，在使用一段時(shí)間后，都要對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)或校準(zhǔn)，以確定該壓力表是否準(zhǔn)確。通常的壓力校準(zhǔn)儀器，是在某一封閉的壓力校準(zhǔn)管路中，通過手動(dòng)加壓產(chǎn)生氣體壓力，并通過觀測(cè)讀取壓力儀表示值，由手動(dòng)加壓方式，對(duì)氣體壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。其調(diào)節(jié)的作用是在壓力輸出端口，提供某一準(zhǔn)確的氣體壓力，將其作為標(biāo)準(zhǔn)壓力，接入被校準(zhǔn)壓力儀表，用于對(duì)各種壓力儀表進(jìn)行校準(zhǔn)。這種傳統(tǒng)的人員觀測(cè)，手動(dòng)加壓調(diào)節(jié)壓力的壓力校準(zhǔn)方式，觀測(cè)誤差大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。尤其是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或在微小壓力范圍內(nèi)，進(jìn)行壓力檢測(cè)時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)壓力不易穩(wěn)定，觀測(cè)受人為干擾因素影響較大，工作效率低下。為了解決這一問題，提高壓力檢測(cè)的工作效率，近年來，國(guó)外公司研制了通常的壓力控制器。該壓力控制器與外接氣瓶一同構(gòu)成了一個(gè)裝置系統(tǒng)。在封閉的壓力校準(zhǔn)管路中，按照設(shè)定壓力，由氣瓶提供氣體壓力，通過壓力傳感器的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和壓力調(diào)節(jié)器的自動(dòng)控制，提供某一設(shè)定壓力輸出，接入被校準(zhǔn)壓力儀表，用于對(duì)壓力儀表進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。這種方法克服了人員觀測(cè)和手動(dòng)加壓調(diào)節(jié)壓力的缺點(diǎn)，能自動(dòng)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)壓力，顯著提高了工作效率。但是，通常的壓力控制器由于自身體積大、采用交流電源供電、外接氣瓶體積較大以及受氣瓶化學(xué)氣體的場(chǎng)所限制等，壓力控制器不能夠攜帶。對(duì)于大量現(xiàn)場(chǎng)使用的壓力儀表，存在著不能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施校準(zhǔn)的缺點(diǎn)。另一方面，現(xiàn)有壓力控制器中，一般采用一支壓力傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)器，傳感器內(nèi)附在儀器中?，F(xiàn)有壓力控制器中，也有采用兩支壓力傳感器的情況，將一支作為壓力標(biāo)準(zhǔn)器， 另一支用于大氣壓力測(cè)量。無論那種情況，量程都是單一的，使得儀器的壓力測(cè)量和控制范圍受到限定，對(duì)于某些測(cè)量范圍，除非采用另外一臺(tái)對(duì)應(yīng)量程的壓力控制器，否則測(cè)量準(zhǔn)確度受到量程的影響，造成壓力儀表校準(zhǔn)時(shí)需要多臺(tái)多種量程的壓力控制器設(shè)備，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)帶來不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服以上缺陷的便于攜帶、適于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)壓力校準(zhǔn)設(shè)備即多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，它包括殼體，組合在殼體適當(dāng)位置的電源開關(guān)、多個(gè)接口、顯示器、鍵盤等操控部件以及組合在殼體中的氣體壓力發(fā)生單元、供電單元以及壓力檢測(cè)單元，還包括氣體壓力控制單元，所述氣體壓力發(fā)生單元為一連通大氣的氣體加壓泵， 其壓力輸出管道連通所述氣體壓力控制單元，壓力控制單元的壓力輸出端并聯(lián)連通用于裝設(shè)壓力檢測(cè)單元中的壓力標(biāo)準(zhǔn)器和被檢表的壓力接頭，所述壓力標(biāo)準(zhǔn)器為可手動(dòng)更換的不同量程的標(biāo)準(zhǔn)表或可切換的多個(gè)不同量程的壓力模塊；壓力控制單元與壓力檢測(cè)單元中的壓力標(biāo)準(zhǔn)器信號(hào)連接，供電單元分別與氣體壓力發(fā)生單元、壓力控制單元和壓力檢測(cè)單元中的壓力標(biāo)準(zhǔn)器電連接。其中所述氣體加壓泵包括電機(jī)、偏心軸、擺桿、泵體、左右兩缸體、活塞桿以及與兩缸體連接的單向閥體和缸蓋；泵體為連接部件，電機(jī)固定在泵體上，電機(jī)軸伸入泵體與偏心軸連接；偏心軸為圓柱狀，一端帶有偏離于軸心的驅(qū)動(dòng)銷，通過驅(qū)動(dòng)銷穿過扁平狀擺桿的一個(gè)安裝孔；擺桿通過螺絲連接在水平設(shè)置的活塞桿上；活塞桿為圓柱狀，其兩端安裝有密封圈并分別伸入左右兩缸體；缸體為圓筒狀結(jié)構(gòu)，兩缸體分別安裝在泵體的兩端；兩缸體外端再依次裝設(shè)單向閥體和缸蓋，單向閥體與缸體內(nèi)腔連通，并通過缸蓋的通道與外界空氣或壓縮空氣管道連通。氣體加壓泵中，所述活塞桿通過安裝在兩端的密封圈在缸體內(nèi)壁形成密封；擺桿擺動(dòng)帶動(dòng)活塞桿在兩個(gè)缸體內(nèi)沿軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；氣體加壓泵中，缸體左右兩端均安裝兩反向的單向閥體，其中一個(gè)單向閥體與外界空氣連通，另一單向閥體與壓縮空氣管道連通。氣體加壓泵中，所述單向閥體由腔體密封、彈力臂、金屬墊和密封圈裝配而成，其中，彈力臂由腔體密封向內(nèi)延伸，并與金屬墊的上端連接，金屬墊的底端固定密封圈。以上現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，所述供電單元為電池自供電系統(tǒng)或外接電源。所述壓力控制單元包括壓力控制器和單片機(jī)系統(tǒng)；其中壓力控制器的氣路部分包括進(jìn)氣閥、緩沖器、微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、排氣閥以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端，標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端設(shè)并聯(lián)的兩個(gè)壓力接頭；進(jìn)氣閥連通氣體加壓泵的高壓氣體輸出管路，緩沖器為一個(gè)用于穩(wěn)定和存儲(chǔ)由進(jìn)氣閥輸出的壓力氣體的壓力容腔，緩沖器的出氣端連通所述微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的氣缸，該氣缸中的柱塞與一螺旋機(jī)構(gòu)相連，排氣閥裝設(shè)在壓力輸出管路上并與大氣連通用以排放氣體壓力，標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端與排氣閥并聯(lián)裝設(shè)在壓力輸出管路上；壓力控制器的控制部分包括一壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路；該電路與供電單元電連接，并與進(jìn)氣閥、排氣閥以及螺旋機(jī)構(gòu)信號(hào)連接；單片機(jī)系統(tǒng)包括加載有壓力控制算法的控制芯片，并配置多個(gè)接口 ；控制芯片與壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路連接，通過驅(qū)動(dòng)電路控制壓力輸出管路輸出精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)壓力。 所述單片機(jī)系統(tǒng)配置的多個(gè)接口為與壓力標(biāo)準(zhǔn)器連接的數(shù)字通訊接口、顯示器接口、鍵盤接口以及與外接設(shè)備連接的RS232接口。所述排氣閥的排氣端還裝設(shè)有消音器。以上現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀中，所述壓力標(biāo)準(zhǔn)器為標(biāo)準(zhǔn)表，可為精密數(shù)字壓力表、 數(shù)字壓力校準(zhǔn)儀或智能數(shù)字壓力校準(zhǔn)儀。以上現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀中，所述壓力標(biāo)準(zhǔn)器為多個(gè)不同量程的壓力模塊，通過各自的電磁閥分別連通所述壓力控制器標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端中的一個(gè)壓力接頭，且所述電磁閥通過一閥門切換電路受控制芯片控制；所述單片機(jī)系統(tǒng)中還包括壓力模塊輸出信號(hào)切換元件，各壓力模塊輸出信號(hào)通過該切換元件經(jīng)由數(shù)字通訊接口將數(shù)據(jù)送給控制芯片。本發(fā)明由于采取以上設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)(1)無需外交流供電，便于攜帶現(xiàn)場(chǎng)；
(2)無需外接氣瓶，縮小了重量和體積，便于攜帶現(xiàn)場(chǎng)；(3)電池現(xiàn)場(chǎng)持續(xù)供電特征，可在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施壓力校準(zhǔn)；(4)可針對(duì)不同種類和多種量程的壓力儀表自動(dòng)校準(zhǔn)。其無需外接氣瓶和交流電源，可自動(dòng)發(fā)生氣體壓力。在封閉的壓力校準(zhǔn)管路中，通過對(duì)自發(fā)生壓力的自動(dòng)測(cè)量與控制調(diào)節(jié)，在壓力輸出端口，發(fā)生或產(chǎn)生出某一準(zhǔn)確的氣體壓力，將其作為標(biāo)準(zhǔn)壓力，提供給被校準(zhǔn)壓力儀表。它采用自身電池供電，無需外接交流電源。它還采用自身的微型壓力泵發(fā)生氣體壓力，提供給壓力校準(zhǔn)回路，無需外接氣瓶。這樣大大縮小了自身重量和體積，便于攜帶現(xiàn)場(chǎng)；配備多個(gè)量程不同的標(biāo)準(zhǔn)表，可針對(duì)不同的壓力檢測(cè)范圍進(jìn)行相對(duì)應(yīng)量程標(biāo)準(zhǔn)表的更換，便于適應(yīng)不同用戶的配置；使用壓力模塊作為壓力標(biāo)準(zhǔn)件，可內(nèi)附在控制器中，便于攜帶，易于實(shí)現(xiàn)儀器便攜特性，而不同量程的壓力模塊并聯(lián)切換使用，同樣可方便對(duì)不同量程被檢表的校準(zhǔn)。綜合而言，本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化校準(zhǔn)壓力儀表、顯著提高工作效率的同時(shí)，對(duì)于大量現(xiàn)場(chǎng)使用的壓力儀表實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，從而能夠?qū)Χ喾N現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表進(jìn)行自動(dòng)化校準(zhǔn)。


圖1為本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀配置圖。圖2為本發(fā)明內(nèi)部整體構(gòu)成圖。圖3為圖2中壓力控制單元構(gòu)成及與其它單元連接關(guān)系圖。圖4為本發(fā)明中優(yōu)選微型壓力泵結(jié)構(gòu)圖。圖5為本發(fā)明中優(yōu)選用于微型壓力泵中的單向閥結(jié)構(gòu)圖。圖6為用于本發(fā)明中的供電/充電控制電路。
具體實(shí)施例方式參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明所提供的現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，包括一殼體9，分別組裝在殼體9內(nèi)的氣體壓力發(fā)生單元1、壓力控制單元2、供電單元3以及壓力檢測(cè)單元 4，置于殼體9最上端的顯示屏91、鍵盤92以及方便使用而恰當(dāng)分布的電信號(hào)輸出孔93、電源開關(guān)94和RS232接口 95等；殼體9內(nèi)部空間中還設(shè)置多個(gè)容置槽(圖中省略)用于裝設(shè)不同量程備更換的標(biāo)準(zhǔn)表。其中，氣體壓力發(fā)生單元1設(shè)連通大氣的氣路輸入端(進(jìn)氣端)96，其輸出端連通壓力控制單元2，壓力控制單元2的氣路輸出端四連通壓力檢測(cè)單元 4 (圖2中粗線表示氣路連接)；壓力控制單元2還分別與氣體壓力發(fā)生單元1、壓力檢測(cè)單元4信號(hào)線連接(圖2中細(xì)線表示數(shù)據(jù)信號(hào)連接)用于壓力控制；供電單元3分別與壓力發(fā)生單元1、壓力控制單元2以及壓力檢測(cè)單元4以電線連接(圖2中的中等粗細(xì)線條表示電源線連接)用于供電。其中氣體壓力發(fā)生單元1通過一氣體加壓泵發(fā)生氣體壓力，氣壓泵直接與大氣連通， 通過壓縮空氣而產(chǎn)生氣體壓力，無需外接氣瓶。理論上，任何能通過壓縮空氣產(chǎn)生氣體壓力的氣泵都可在本發(fā)明中使用，本發(fā)明中優(yōu)先使用申請(qǐng)人自行開發(fā)的氣體加壓泵。該氣體加壓泵具有自動(dòng)加壓、加壓壓力高和高效率加壓的功能特性，并采用了高壓?jiǎn)蜗蜷y技術(shù)。用于本發(fā)明中的氣體加壓泵為高壓雙向微型電動(dòng)氣泵(微型壓力泵)，其結(jié)構(gòu)參見圖4所示，包括電機(jī)11、偏心軸12、擺桿13、泵體14、左缸體15和右缸體15’、單向閥體16以及活塞桿10，其中泵體14為連接部件，電機(jī)11由電機(jī)支架112固定在泵體14上，電機(jī)軸通過聯(lián)軸器113伸入泵體14之下與偏心軸12連接在一起；偏心軸12為圓柱狀，一端帶有偏離于軸心的驅(qū)動(dòng)銷121，驅(qū)動(dòng)銷121穿過扁平狀擺桿13的一個(gè)安裝孔；螺釘111穿過擺桿13的另一個(gè)安裝孔將擺桿13聯(lián)接在水平方向的活塞桿10上；擺桿13和活塞桿10 的間隙通過螺釘111給出的裝配距離可以自行調(diào)節(jié)；活塞桿10為圓柱狀結(jié)構(gòu)，并在其兩端安裝有密封圈19 ；活塞桿10兩端分別伸入左缸體15和右缸體15’ ；缸體是圓筒狀結(jié)構(gòu)，兩個(gè)缸體15和15’分別安裝在泵體14的兩端；活塞桿10通過安裝在兩端的密封圈19在缸體15和15’內(nèi)壁形成密封；兩端的缸體15和15’對(duì)稱雙向裝配后，擺桿13擺動(dòng)時(shí)帶動(dòng)活塞桿10沿軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，兩端的密封圈19同時(shí)成為活塞桿10導(dǎo)向圈，結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了自調(diào)心導(dǎo)向的方式，實(shí)現(xiàn)了氣泵傳動(dòng)和密封；兩缸體15和15’外端再依次裝設(shè)缸墊18、單向閥體16和缸蓋17，固定安裝在泵體14的兩端；其中泵體14兩端分別安裝兩個(gè)反向單向閥體 16，單向閥體16與缸體15和15’內(nèi)腔連通，并通過缸蓋17的通道與外界空氣或壓縮空氣管路連通，單向閥體16的安裝與圖4和圖5的進(jìn)氣和出氣方向相同。這里，單向閥體16結(jié)構(gòu)參見圖5，它包括腔體密封161、彈力臂162、金屬墊163和密封圈164，其中，腔體密封161為環(huán)形結(jié)構(gòu)，為整個(gè)結(jié)構(gòu)的外支撐和密封，安裝于兩個(gè)需要密封的平面間(缸蓋和缸體之間)，形成密封腔體，也作為整體結(jié)構(gòu)的密封，用彈性材質(zhì)制成；彈力臂162為由腔體密封161向內(nèi)延伸的條狀結(jié)構(gòu)，利用其橡膠的彈性可進(jìn)行伸縮，彈力臂162下部與金屬墊163上部抵接；金屬墊163，形狀為圓盤狀，上部環(huán)形卡槽131用于鑲嵌彈力臂162的眼神端使其卡于該卡槽131中且使彈力臂162下面與金屬墊163上部相抵接，金屬墊163的底部設(shè)一環(huán)形凹槽132，其內(nèi)放置密封圈164 ；密封圈164為標(biāo)準(zhǔn)的“0” 型密封圈，固定在金屬墊163的下部凹槽132中。安裝中，單向閥體16的進(jìn)氣方向、出氣方向與微型壓力泵1(圖4)所示的進(jìn)、出氣方向一致，形成單向進(jìn)氣當(dāng)高壓氣體排出時(shí)(排氣)，缸體15活塞10向左運(yùn)動(dòng)使缸內(nèi)氣體壓縮，裝于下方的單向閥16工作，推動(dòng)鑲有“0” 型密封圈164 —側(cè)的金屬墊163移動(dòng)(按出氣方向移動(dòng))，密封圈也隨之移動(dòng)，單向閥體16 處于打開狀態(tài)，壓縮的高壓氣體通過氣體通道被推入高壓氣體輸出管路中；當(dāng)缸體15內(nèi)活塞桿10返回行程中，彈力臂162帶動(dòng)金屬墊163反向運(yùn)動(dòng)(按進(jìn)氣方向的反向)，壓縮密封圈164使之產(chǎn)生平面密封，這樣高壓氣體被封閉在所需要的腔體內(nèi)，完成了封閉高壓的要求。當(dāng)外界空氣吸入時(shí)(吸氣)，缸體15活塞10向右運(yùn)動(dòng)使缸內(nèi)氣體形成負(fù)壓，裝于上方的單向閥16工作，推動(dòng)鑲有“0”型密封圈164—側(cè)的金屬墊163移動(dòng)(按圖5出氣方向移動(dòng))，密封圈也隨之移動(dòng)，單向閥體16處于打開狀態(tài)，外界空氣通過氣體通道被吸入缸體 15內(nèi)；在整個(gè)過程中腔體密封161把高壓氣體和外部環(huán)境隔離開，同時(shí)通過與之相連的彈力臂162支撐金屬墊163和1密封圈64，形成整體密封。由于在泵體14每端都有兩個(gè)單向閥體16互相反向安裝，一個(gè)控制吸氣，另一個(gè)控制排氣，這樣在活塞10的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中形成氣體一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣體被放置在密閉空間時(shí)產(chǎn)生壓縮氣體。該結(jié)構(gòu)微型壓力泵在工作時(shí)，電機(jī)11帶動(dòng)偏心軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心軸12上的驅(qū)動(dòng)銷通過擺桿13和螺釘111拉動(dòng)活塞桿10，使得活塞桿10可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)?；钊麠U10通過兩端安裝的密封圈19與缸體15形成密封；以左側(cè)氣缸部分為例，說明高壓氣體的產(chǎn)生過程 當(dāng)活塞桿10向右邊運(yùn)動(dòng)時(shí)，左側(cè)缸體15內(nèi)部的空間迅速增大，在缸體15內(nèi)部形成負(fù)壓，使得左側(cè)上部的單向閥體16處于吸氣狀態(tài)(反向放置單向閥芯打開)，外部的空氣被吸入缸體15，擺桿13運(yùn)行到右側(cè)極限位置，該反向放置的單向閥體16關(guān)閉，完成吸氣過程；當(dāng)活塞桿10向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，左側(cè)缸體15內(nèi)部的密封氣體受到壓縮，壓力逐步升高，使左側(cè)下部的單向閥體16處于排氣狀態(tài)(正向放置單向閥芯打開)，將壓縮空氣排出，運(yùn)動(dòng)到左側(cè)極限位置，該正向放置的單向閥體16關(guān)閉，完成排氣(輸出高壓壓縮氣體)過程。電機(jī)帶動(dòng)偏心軸12，再通過擺桿13帶動(dòng)活塞桿10往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸氣過程和排氣過程不斷重復(fù)進(jìn)行，氣體不斷被壓縮，產(chǎn)生高壓氣體。而對(duì)稱雙向放置氣缸15和15’可在一個(gè)循環(huán)中完成兩次從外界吸入空氣與將缸內(nèi)壓縮氣體排出，也提高了效率。氣體壓力發(fā)生單元1為本發(fā)明中的高壓產(chǎn)生端，利用微型壓力泵從外界吸入空氣、壓縮空氣并將壓縮氣體通過管道排出產(chǎn)生高壓，再配合壓力控制器和壓力標(biāo)準(zhǔn)器實(shí)現(xiàn)壓力的實(shí)時(shí)測(cè)量與傳輸，通過對(duì)壓力的自動(dòng)測(cè)量與控制調(diào)節(jié)，在壓力輸出端口發(fā)生或產(chǎn)生出某一準(zhǔn)確的氣體壓力，將其作為標(biāo)準(zhǔn)壓力，提供給被校準(zhǔn)壓力儀表。壓力控制單元2通過壓力控制器和單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體壓力的控制。如圖3所示，壓力控制器的氣路部分包括進(jìn)氣閥21、緩沖器22、微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23、排氣閥24(布設(shè)位置參見圖1)、消音器25、以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端四，標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端四并聯(lián)連接被檢表的壓力接頭27和連接壓力標(biāo)準(zhǔn)器的壓力接頭26，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)壓力器為標(biāo)準(zhǔn)表時(shí)，該標(biāo)準(zhǔn)表60直接連在該壓力接頭沈上，并通過手動(dòng)的方式通過更換不同量程的標(biāo)準(zhǔn)表60來對(duì)相應(yīng)量程的被檢表進(jìn)行校準(zhǔn)；而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)壓力器為壓力模塊(壓力傳感器)時(shí)，壓力接頭沈分別通過多個(gè)電磁閥31或32連通壓力模塊61或62，并通過一閥門切換電路30切換不同量程的壓力模塊61或62 ；以上部件分別氣路連通(圖3中粗線條表示氣路)。壓力控制器2的控制部分包括壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20和閥門切換電路30 ；單片機(jī)系統(tǒng)包括加載有壓力控制算法的控制芯片觀，并配置多個(gè)接口如數(shù)字通訊接口(與標(biāo)準(zhǔn)表60或通過傳感器切換元件連接壓力模塊61和62)、顯示器接口(與顯示器91連接)、鍵盤接口(與鍵盤92連接)以及方便必要時(shí)與外接設(shè)備連接的RS232接口 95等；壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20與供電單元以電源線連接(圖3中以中等粗細(xì)線條表示)，并分別與進(jìn)氣閥21、微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23、排氣閥M以及控制芯片觀以信號(hào)線連接(圖3中細(xì)線表示信號(hào)線，用于壓力控制)，在使用圖4所示的微型壓力泵作為氣體壓力發(fā)生單元1時(shí)，壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20還與微型壓力泵的電機(jī)11信號(hào)線連接以控制其運(yùn)轉(zhuǎn)；閥門切換電路30與多個(gè)電磁閥31和32以及控制芯片觀以信號(hào)線連接(圖3中細(xì)線表示)以通過電磁閥的啟閉控制壓力模塊的工作。進(jìn)氣閥21連通微型壓力泵1的高壓氣體輸出管路作為壓力控制器的壓力輸入端， 壓力控制器的壓力輸出端四為并聯(lián)的兩個(gè)壓力接頭沈、27，緩沖器22為一個(gè)具有固定形狀(如橢圓柱形狀)的壓力容腔，主要用于過濾由進(jìn)氣閥21進(jìn)入的氣流波動(dòng)，穩(wěn)定和存儲(chǔ)氣體壓力；通過緩沖器22的氣體進(jìn)入微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23，該微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23包括一氣缸以及裝于該氣缸中的柱塞，柱塞與一螺旋機(jī)構(gòu)相連(可參考ZL200720190548.2自動(dòng)微壓力發(fā)生器結(jié)構(gòu))，螺旋機(jī)構(gòu)與壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20連接，受壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20控制進(jìn)給，在螺旋機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下，柱塞在氣缸中產(chǎn)生直線位移運(yùn)動(dòng)，從而改變氣缸內(nèi)氣體壓縮體積并將壓縮空氣輸出，輸出的氣體壓力通過該微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23后實(shí)現(xiàn)壓力的準(zhǔn)確控制與調(diào)節(jié)。排氣閥M裝設(shè)在輸出管路上用以排放氣體壓力，其受壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20控制啟閉進(jìn)行氣體壓力排放的調(diào)節(jié)，其還可以連接一消音器25，目的是消除氣體壓力排放時(shí)的氣流摩擦聲響。 壓力接頭26、27與排氣閥M氣路并聯(lián)以保證輸出壓力相同。壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20的控制功能是由單片機(jī)系統(tǒng)的控制芯片觀驅(qū)動(dòng)完成，主要對(duì)進(jìn)氣閥21、排氣閥M的開關(guān)狀態(tài)實(shí)施電動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)氣體流入或排放的壓力調(diào)控；以及通過控制螺旋機(jī)構(gòu)的進(jìn)給對(duì)微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23中柱塞的位移運(yùn)動(dòng)實(shí)施控制，通過氣缸中氣體壓縮體積改變實(shí)現(xiàn)輸出壓力的調(diào)控。單片機(jī)系統(tǒng)包括嵌入的控制芯片觀以及顯示器接口、鍵盤接口以及數(shù)字通訊接口，還可設(shè)RS232接口 95，控制機(jī)芯片28中嵌入的壓力控制算法(如公知的專用自適應(yīng)PID 控制算法)，該單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字通訊接口，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)壓力器為標(biāo)準(zhǔn)表時(shí)，可以直接接收標(biāo)準(zhǔn)表60顯示并返回的壓力數(shù)值，而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)壓力器為多個(gè)壓力模塊(量程不同)時(shí)，通過模塊切換元件(如定位器)將已定位的壓力模塊61或62的壓力數(shù)值通過數(shù)字通訊接口返回控制芯片觀，通過與芯片中預(yù)先設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，壓力控制算法根據(jù)差值進(jìn)行控制量計(jì)算，并將計(jì)算的控制量再輸送給壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20，由壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣閥21、排氣閥M和微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23的控制，實(shí)施壓力精確發(fā)生的反饋控制；控制芯片觀與壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20、閥門切換電路30及壓力標(biāo)準(zhǔn)器6組成了壓力輸出控制單元，進(jìn)行壓力輸出的實(shí)時(shí)控制；控制芯片觀與壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20、測(cè)量?jī)x表7、單片機(jī)系統(tǒng)外接顯示屏91及鍵盤92組成了壓力測(cè)控單元，由鍵盤92輸入設(shè)定壓力和程控操作數(shù)據(jù)參數(shù)，由標(biāo)準(zhǔn)表60或顯示屏91顯示壓力控制結(jié)果和曲線。RS232接口 95留作有條件的檢測(cè)環(huán)境中使用，可與其它外接設(shè)備如外接計(jì)算機(jī)(參見圖2所示)、打印機(jī)等連接。壓力控制單元2這樣工作按被校準(zhǔn)壓力表7的量程設(shè)定壓力值，并作為設(shè)定壓力控制值，由鍵盤92將該壓力控制值輸入控制芯片觀；壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20驅(qū)動(dòng)微型壓力泵的電機(jī)11工作產(chǎn)生高壓氣體，通過壓力接頭沈連接的標(biāo)準(zhǔn)表60讀數(shù)(或通過閥門切換電路30選擇與被校準(zhǔn)壓力表7的量程匹配的壓力傳感器61或62記錄)，并將該輸出壓力數(shù)值返回控制芯片觀；控制芯片觀將輸出壓力與壓力控制值比較，根據(jù)差值進(jìn)行控制量計(jì)算，并將計(jì)算的控制量輸送給壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20，由壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路20對(duì)進(jìn)氣閥21、 排氣閥M和微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)23實(shí)施控制，直至輸出壓力值與設(shè)定的壓力控制值相等，完成輸出壓力的精準(zhǔn)控制。由此，壓力控制單元在封閉的壓力校準(zhǔn)管路中，通過多路壓力控制調(diào)節(jié)閥(進(jìn)氣閥、排氣閥)及微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的精細(xì)調(diào)節(jié)，對(duì)氣體壓力進(jìn)行設(shè)定控制，在壓力輸出端口輸出準(zhǔn)確的氣體壓力。依據(jù)該輸出準(zhǔn)確的氣體壓力值，來對(duì)被校準(zhǔn)壓力表進(jìn)行準(zhǔn)確校準(zhǔn)。供電單元3，主要為儀器自帶電池組，可持續(xù)供電，此時(shí)無需外接電源，使攜帶現(xiàn)場(chǎng)成為可能；在有供電條件的現(xiàn)場(chǎng)，供電單元也可以連接至外接電源(參見圖幻，通過外接電源供電；另外，外接電源還可以對(duì)電池組實(shí)施充電。本發(fā)明中所用電池組供電單元可為常規(guī)直流供電系統(tǒng)，優(yōu)選具有電池供電監(jiān)測(cè)、 控制及保護(hù)、電池組供電和充電的控制功能的供電系統(tǒng)，其中使用ZL200620119089. 4“一種供電充電電路”中的供電/充電控制電路，參見圖6所示，其中AC/DC電源端與外接電源相連，儀表供電端為電流輸出端，按圖2所示分別給壓力校驗(yàn)儀中其它單元送電。該供電單元能確保直流供電性能好，無供電間斷；對(duì)電池的充電性能好，使電池使用安全，工作壽命長(zhǎng)， 用于壓力校驗(yàn)儀中使之檢測(cè)準(zhǔn)確、安全可靠，工作時(shí)間長(zhǎng)，便于攜帶現(xiàn)場(chǎng)使用。壓力檢測(cè)單元4，至少包括兩種量程的壓力標(biāo)準(zhǔn)器，以便對(duì)不同量程的被檢表均可以進(jìn)行校準(zhǔn)，壓力標(biāo)準(zhǔn)器6裝接在壓力控制器的壓力輸出端四之一壓力接頭沈上，被檢表 7裝接在壓力控制器的壓力輸出端四另一壓力接頭27上。壓力標(biāo)準(zhǔn)器6可以為精密數(shù)字壓力表、數(shù)字壓力校準(zhǔn)儀、(絕壓)數(shù)字壓力表、或智能數(shù)字壓力校準(zhǔn)儀，統(tǒng)稱標(biāo)準(zhǔn)表60，也可以為壓力模塊(壓力傳感器61和62)；如為標(biāo)準(zhǔn)表，需配備多塊不同量程的標(biāo)準(zhǔn)表頭，在壓力接頭26處以手動(dòng)方式更換；如為壓力模塊，多個(gè)壓力模塊61或62可通過各自連接的電磁閥31或32固設(shè)連通壓力接頭沈。將壓力標(biāo)準(zhǔn)器6 (標(biāo)準(zhǔn)表或壓力模塊)接入壓力接頭沈上，針對(duì)不同的壓力范圍，更換相對(duì)應(yīng)量程的壓力標(biāo)準(zhǔn)器(如圖1中所示，可以使用以實(shí)線表示連通的壓力模塊，也可以更換使用以虛線表示連通的標(biāo)準(zhǔn)表)使壓力測(cè)量和控制范圍不受限定，測(cè)量準(zhǔn)確度不受量程的影響。壓力標(biāo)準(zhǔn)器6與壓力控制器信號(hào)連接(參見圖3)，在封閉的壓力校準(zhǔn)回路中對(duì)氣路壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量(觀測(cè))，將其連續(xù)壓力測(cè)量的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸給控制芯片觀，用于對(duì)輸出壓力實(shí)時(shí)控制，并將某一壓力設(shè)定點(diǎn)最終控制的測(cè)量結(jié)果，作為壓力校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值，用于對(duì)輸出標(biāo)準(zhǔn)壓力的賦值，由顯示屏進(jìn)行顯示。以上各單元相互聯(lián)系并組裝于殼體內(nèi)，各單元的擺放并無特別限制(圖1所示僅為一種具體組裝形式)，以方便使用為原則，如顯示器、鍵盤和電源開關(guān)、信號(hào)輸出孔、RS232 接口等可以直接設(shè)在殼體表面，高壓氣體發(fā)生單元1的進(jìn)氣端96、壓力控制器2的排氣端 M、壓力接頭26以及標(biāo)準(zhǔn)壓力器6、壓力接頭27以及被檢表7分別伸出殼體9之外；當(dāng)然殼體上還可以設(shè)蓋體、把手、背帶等方便攜帶的配件，以此形成結(jié)構(gòu)緊湊、便于攜帶的現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀。本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀無需外接氣瓶，氣體壓力發(fā)生單元產(chǎn)生壓縮空氣， 輸入壓力控制器封閉的壓力校準(zhǔn)管路中，通過氣體壓力控制單元對(duì)自發(fā)生的氣體壓力進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量與控制調(diào)節(jié)，在壓力輸出端口，輸出某一準(zhǔn)確的氣體壓力，將其作為標(biāo)準(zhǔn)壓力提供給被校準(zhǔn)壓力儀表，實(shí)施高準(zhǔn)確度的測(cè)量校準(zhǔn)；它采用自身電池供電，無需外接交流電源。 該全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化校準(zhǔn)壓力儀表，顯著提高工作效率的同時(shí)，大大縮小了自身重量和體積，便于攜帶現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)于大量現(xiàn)場(chǎng)使用的壓力儀表可以實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，它包括殼體，組合在殼體適當(dāng)位置的電源開關(guān)、 多個(gè)接口、顯示器、鍵盤等操控部件以及組合在殼體中的氣體壓力發(fā)生單元、供電單元以及壓力檢測(cè)單元，其特征在于還包括氣體壓力控制單元，所述氣體壓力發(fā)生單元為一連通大氣的氣體加壓泵，其壓力輸出管道連通所述氣體壓力控制單元，壓力控制單元的壓力輸出端并聯(lián)連通兩個(gè)壓力接頭，其中一個(gè)壓力接頭用于裝設(shè)壓力檢測(cè)單元中被檢表，另一個(gè)壓力接頭用于裝設(shè)壓力檢測(cè)單元中的壓力標(biāo)準(zhǔn)器，所述壓力標(biāo)準(zhǔn)器為可手動(dòng)更換的不同量程的標(biāo)準(zhǔn)表或可切換的多個(gè)不同量程的壓力模塊；壓力控制單元與壓力檢測(cè)單元中的壓力標(biāo)準(zhǔn)器信號(hào)連接，供電單元分別與氣體壓力發(fā)生單元、壓力控制單元和壓力檢測(cè)單元中的壓力標(biāo)準(zhǔn)器電連接。
2.如權(quán)利要求1所述多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述氣體加壓泵包括電機(jī)、偏心軸、擺桿、泵體、左右兩缸體、活塞桿以及與兩缸體連接的單向閥體和缸蓋，其中泵體為連接部件，電機(jī)固定在泵體上，電機(jī)軸伸入泵體與偏心軸連接；偏心軸為圓柱狀，一端帶有偏離于軸心的驅(qū)動(dòng)銷，通過驅(qū)動(dòng)銷穿過扁平狀擺桿的一個(gè)安裝孔；擺桿通過螺絲連接在水平設(shè)置的活塞桿上；活塞桿為圓柱狀，其兩端安裝有密封圈并分別伸入左右兩缸體；缸體為圓筒狀結(jié)構(gòu)，兩缸體分別安裝在泵體的兩端；兩缸體外端再依次裝設(shè)單向閥體和缸蓋，單向閥體與缸體內(nèi)腔連通，并通過缸蓋的通道與外界空氣或壓縮空氣管道連通。
3.如權(quán)利要求2所述多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述活塞桿通過安裝在兩端的密封圈在缸體內(nèi)壁形成密封；擺桿擺動(dòng)帶動(dòng)活塞桿在兩個(gè)缸體內(nèi)沿軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，缸體左右兩端均安裝兩反向的單向閥體，其中一個(gè)單向閥體與外界空氣連通，另一單向閥體與壓縮空氣管道連通。
5.如權(quán)利要求4所述多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述單向閥體由腔體密封、彈力臂、金屬墊和密封圈裝配而成，其中，彈力臂由腔體密封向內(nèi)延伸，并與金屬墊的上端連接，金屬墊的底端固定密封圈。
6.如權(quán)利要求1所述多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述供電單元為電池自供電系統(tǒng)或外接電源。
7.如權(quán)利要求1至6任一所述的多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述壓力控制單元包括壓力控制器和單片機(jī)系統(tǒng)；其中壓力控制器的氣路部分包括進(jìn)氣閥、緩沖器、微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、排氣閥以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端，標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端設(shè)并聯(lián)的兩個(gè)壓力接頭；進(jìn)氣閥連通氣體加壓泵的高壓氣體輸出管路，緩沖器為一個(gè)用于穩(wěn)定和存儲(chǔ)由進(jìn)氣閥輸出的壓力氣體的壓力容腔，緩沖器的出氣端連通所述微壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的氣缸，該氣缸中的柱塞與一螺旋機(jī)構(gòu)相連，排氣閥裝設(shè)在壓力輸出管路上并與大氣連通用以排放氣體壓力，標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端與排氣閥并聯(lián)裝設(shè)在壓力輸出管路上；壓力控制器的控制部分包括一壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路；該電路與供電單元電連接，并與進(jìn)氣閥、排氣閥以及螺旋機(jī)構(gòu)信號(hào)連接；單片機(jī)系統(tǒng)包括加載有壓力控制算法的控制芯片，并配置多個(gè)接口 ；控制芯片與壓力調(diào)控驅(qū)動(dòng)電路連接，通過驅(qū)動(dòng)電路控制壓力輸出管路輸出精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)壓力。
8.如權(quán)利要求7所述的多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述單片機(jī)系統(tǒng)配置的多個(gè)接口為與壓力標(biāo)準(zhǔn)器連接的數(shù)字通訊接口、顯示器接口、鍵盤接口以及與外接設(shè)備連接的RS232接口。
9.如權(quán)利要求8所述的多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述壓力標(biāo)準(zhǔn)器為多個(gè)不同量程的壓力模塊，通過各自的電磁閥分別連通所述壓力控制器標(biāo)準(zhǔn)壓力輸出端中的一個(gè)壓力接頭，且所述電磁閥通過一閥門切換電路受控制芯片控制；所述單片機(jī)系統(tǒng)中還包括壓力模塊切換元件，各壓力模塊通過該切換元件經(jīng)由數(shù)字通訊接口將數(shù)據(jù)輸出給控制芯片。
10.如權(quán)利要求7所述的多量程現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)表為精密數(shù)字壓力表、數(shù)字壓力校準(zhǔn)儀或智能數(shù)字壓力校準(zhǔn)儀。
全文摘要
公開了一種現(xiàn)場(chǎng)全自動(dòng)壓力校驗(yàn)儀，包括殼體、電源開關(guān)、多個(gè)接口、顯示器、鍵盤等操控部件以及氣體壓力發(fā)生單元、供電單元、壓力檢測(cè)單元和氣體壓力控制單元，其中氣體壓力發(fā)生單元為一連通大氣的微型氣體加壓泵，壓力控制單元的壓力輸出端并聯(lián)連通用于裝設(shè)多個(gè)不同量程的壓力標(biāo)準(zhǔn)器和被檢表的壓力接頭；壓力控制單元與壓力檢測(cè)單元中的壓力標(biāo)準(zhǔn)器信號(hào)連接，供電單元可電池供電。本發(fā)明無需外接氣瓶和交流電源，可自動(dòng)發(fā)生氣體壓力并產(chǎn)生出準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)壓力，自身重量和體積小，便于攜帶現(xiàn)場(chǎng)，多量程壓力標(biāo)準(zhǔn)器的設(shè)計(jì)可適用于各種被檢表，能夠?qū)Χ喾N現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表進(jìn)行自動(dòng)化校準(zhǔn)。
文檔編號(hào)F04B1/02GK102305688SQ20111013818
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者姜維利 申請(qǐng)人:北京康斯特儀表科技股份有限公司