压力传感器、变送器自动测试/校准系统的研制

论文摘要

压力传感器、变送器广泛应用于卫星发射试验任务的各个技术领域,其测量结果的准确可靠与否,直接影响着卫星发射试验任务的顺利进行。由于航天靶场现行采用的压力传感器、变送器测试/校准手段落后、效率低,不利于准确把握这些压力测试设备的性能状态,难以满足后续航天发射任务的需求,针对这种情况本文提出了开发压力传感器、变送器自动测试/校准系统的方案和设想,并申请了研制课题。课题采用自动控制技术、数据采集技术,以石英谐振压力传感器作为标准压力传感器,以流量控制阀-电磁阀为主要控制部件,设计了压力控制单元等硬件装置并编制自动控制软件,实现压力传感器、压力变送器测试/校准过程的自动化。本文结合“压力传感器、变送器自动测试/校准系统的研制”课题,分析讨论了压力传感器、变送器自动测试系统硬件平台的组成、总体设计方案;分析了系统主要元部件――压力控制单元的设计思路、工作原理;分析了系统软件平台的结构、功能,并对控制部分程序等主要模块的实现方法进行了详细阐述。文中按照测量不确定的评定方法和步骤对系统不确定度进行详细分析与评定,最后通过实验获取数据对系统重复性进行了验证,确保系统性能满足设计开发要求。本研究建立了一种显示直观、操作方便、能在较大范围内进行连续测量的自动测试/校准系统,解决了型号中气体工作介质压力传感器以及压力变送器的校准问题,实现了压力检定、校验过程的自动化,确保航天靶场压力量值传递的准确可靠,及时消除示值偏差可能造成的事故隐患,同时为靶场压力实验室实现压力计量、压力测试的数字化和自动化打下基础,为靶场后续卫星发射试验任务的顺利进行提供可靠的压力计量保障。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 压力自动测试/校准技术的发展及国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 总体设计
• 2.1 设计要求
• 2.1.1 主要功能
• 2.1.2 技术指标
• 2.2 压力自动测试/校准装置设计的主要方法
• 2.2.1 活塞式压力自动校验装置
• 2.2.2 液体式压力自动校验装置
• 2.2.3 数字—活塞式压力自动校验装置
• 2.2.4 数字式压力自动校验装置
• 2.3 本系统设计总体方案
• 2.3.1 设计思路
• 2.3.2 系统组成
• 2.3.3 系统主要部件工作原理
• 2.4 系统工作过程
• 2.4.1 测量模式的工作过程
• 2.4.2 控制模式的工作过程
• 2.4.3 自校模式的工作过程
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统硬件设计及实现
• 3.1 压力控制单元的设计与实现
• 3.1.1 压力控制单元数学模型
• 3.1.2 主要参数分析、设计
• 3.1.3 元部件及管路布局
• 3.2 外部连接与电路实现
• 3.2.1 标准压力传感器与计算机的连接
• 3.2.2 控制电磁阀与计算机的连接
• 3.2.3 A/D 模块与计算机的连接
• 3.2.4 安全保护措施
• 3.3 本章小结
• 第四章 系统软件设计及实现
• 4.1 软件概述
• 4.1.1 设计平台
• 4.1.2 基本约定
• 4.1.3 数据显示与打印操作
• 4.2 软件结构及主要功能
• 4.2.1 软件结构
• 4.2.2 软件主要功能
• 4.3 软件功能的实现
• 4.3.1 控制软件的实现
• 4.3.2 界面及数据处理软件的实现
• 4.3.3 通讯软件的实现
• 4.4 系统运行效果
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统测量不确定度分析及重复性的验证
• 5.1 测量不确定度评定的步骤与流程
• 5.2 本系统测量不确定度的分析与评定
• 5.2.1 测量不确定度的来源分析
• 5.2.2 测量不确定度各分量的评定
• 5.2.3 合成标准不确定度
• 5.2.4 扩展不确定度
• 5.3 重复性验证
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读工程硕士学位期间发表的论文目录
• B 作者在攻读工程硕士学位期间参与的科研项目