本文介紹了一款新的經(jīng)濟(jì)型的智能壓力表檢定儀的設(shè)計(jì)，該檢定儀可以完成檢定指針式普通壓力表、精密壓力表、壓力傳感器、壓力變送器的全自動檢定，操作方便、檢定精度高，測量重復(fù)性小，穩(wěn)定性好。開發(fā)軟件用采用美國NI公司的LabVIEW2011可視化開發(fā)系統(tǒng)，具有良好的人機(jī)交流界面。

壓力表是工業(yè)生產(chǎn)中重要的壓力測量儀表，廣泛用于熱力管網(wǎng)、供水供氣、輸油等系統(tǒng)，幾乎應(yīng)用于工業(yè)流程各個(gè)環(huán)節(jié)領(lǐng)域。故壓力表的準(zhǔn)確性對生產(chǎn)、安全、防護(hù)等有著重要的影響。壓力表的檢定工作也顯得格外重要，但是傳統(tǒng)的壓力表檢定在計(jì)量領(lǐng)域一直是一個(gè)耗時(shí)、耗力、相當(dāng)繁瑣的工作，檢定壓力表的方法基本是用連通管將被檢壓力表和一塊測量范圍相近的精密壓力表相連，通過手動增壓對壓力表各受檢點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對來確定示值誤差、回程差等指標(biāo)。此種方法勞動強(qiáng)度大，耗時(shí)，效率低。由于檢定時(shí)人眼讀數(shù)，長時(shí)間檢定后，估讀誤差會偏大，眼睛疲勞，在一定程度上影響檢定結(jié)果和勞動效率。隨著控制技術(shù)及圖像處理技術(shù)的發(fā)展，壓力表檢定近年來也逐步實(shí)現(xiàn)了半自動化到全自動化的發(fā)展，目前投入使用的產(chǎn)品也有，本文就該類檢定儀進(jìn)行研宄，設(shè)計(jì)出一款新型全自動智能壓力表檢定儀，他是基于壓力源控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠有效提高檢定的精度，減少工作強(qiáng)度，同時(shí)測量結(jié)果的不確定性也有所減小，勞動效率也有較大提高。該檢定儀進(jìn)行壓力表檢定時(shí)只需要檢定人員按要求安裝好壓力表，調(diào)整好攝像頭位置即可，檢定儀完成整個(gè)檢定過程，輸出結(jié)果，檢定時(shí)間約1分鐘，在大批量的壓力表檢定時(shí)更能顯示出他的優(yōu)勢。

1.智能壓力表檢定儀的總體要求和性能指標(biāo)

該智能壓力表檢定儀可以用于精密壓力表、普通壓力表、壓力傳感器、壓力變送器、壓力調(diào)節(jié)閥等檢定，用戶只要按要求安裝被檢壓力表，將CCD攝像頭瞄準(zhǔn)壓力表表盤，按要求選擇相應(yīng)壓力表類型點(diǎn)擊“開始”鍵，壓力表檢定儀即能完成相關(guān)指標(biāo)檢定。該儀器同時(shí)具有手動檢定功能，在某些特殊惡劣環(huán)境下，可以選擇手動檢定工作方式。以上技術(shù)指標(biāo)能夠完全滿足壓力表檢定規(guī)程要求，本設(shè)計(jì)根據(jù)以上技術(shù)指標(biāo)完成各硬件、軟件設(shè)計(jì)與配件選取。

2.壓力表檢定儀的結(jié)構(gòu)組成

該檢定儀是一款全自動壓力表校驗(yàn)儀器，該儀器由壓力控制技術(shù)、C⑶攝像技術(shù)及圖像處理技術(shù)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成，實(shí)現(xiàn)指針式壓力表的檢定。

2.1壓力控制系統(tǒng)

檢定儀的壓力控制系統(tǒng)包括壓力產(chǎn)生模塊和壓力控制部分組成，主要是有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動活塞壓力計(jì)來增壓與調(diào)壓，控制系統(tǒng)中用0.05%精密壓力表測量實(shí)時(shí)壓力，反饋給控制系統(tǒng)達(dá)到閉環(huán)控制�；钊麎毫τ�(jì)選用0.05%等級，檢定時(shí)電機(jī)驅(qū)動先大步加壓，待加壓至被檢表量程90%時(shí)變?yōu)榉�(wěn)步進(jìn)增壓，保證系統(tǒng)靜態(tài)壓力精度及壓力產(chǎn)生的快速性，又不會引起過沖。為防止被檢表過壓沖壞，該控制系統(tǒng)設(shè)定最高壓力保護(hù)設(shè)計(jì)，根據(jù)被檢表的量程設(shè)定活塞壓力計(jì)的增壓最高上限，當(dāng)壓力增至上限值時(shí)自動停止增壓。步進(jìn)電機(jī)采用森創(chuàng)兩相混合步進(jìn)電機(jī)，穩(wěn)定性好，驅(qū)動精度高，響應(yīng)速度快，

通過驅(qū)動控制器最小可以達(dá)到0.01°的控制精度。

2.2CCD攝像與采集系統(tǒng)

本部分由CCD攝像頭對準(zhǔn)壓力表表盤，對壓力表各受檢點(diǎn)位置實(shí)時(shí)拍攝，待壓力升至被檢點(diǎn)時(shí)采集數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)中選用MV-VS130FM/FC高分辨率黑白/彩色工業(yè)數(shù)字(XD攝像機(jī)，最高分辨率為1280X1024，象素尺寸4.65um，黑白輸出，清晰度大于960線，12位數(shù)據(jù)輸出，具有較好的數(shù)據(jù)交換接口。

2.3圖像處理

該部分主要由圖像獲取、圖像采集、圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、圖像預(yù)處理組成。由CCD攝像頭獲取的圖像經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集并傳輸給計(jì)算機(jī)，圖像進(jìn)行預(yù)處理，主要包括邊緣檢測、圖像銳化、閥值分割等，使原始圖像成為清晰的，對比度良好的可處理圖像。經(jīng)過處理后的圖像數(shù)據(jù)獲取表盤位置、示值刻度線、指針位置等主要參數(shù)，最終計(jì)算檢定點(diǎn)的示值。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)軟件采用LabVIEW2011可視化開發(fā)系統(tǒng)，直觀的用戶界面，對圖像處理功能較好，同時(shí)應(yīng)用C語言對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理將結(jié)果輸出。考慮大多檢定機(jī)構(gòu)需要做原始記錄，該設(shè)計(jì)中將數(shù)據(jù)及處理結(jié)果與原始記錄相銜接，可以實(shí)現(xiàn)檢定結(jié)果用原始記錄的格式輸出并保存副本，為檢定人員節(jié)省原始記錄的編寫，進(jìn)一步提高檢定員勞動效率。

這就要從壓力表的敏感元件一彈簧管談起：檢定一塊壓力表是否合格，就是要看儀表是否達(dá)到其本身的精度等級。而彈簧式壓力儀表精度的高低主要與壓力表彈簧管的靈敏度、彈性滯后、彈性后效以殘余變形量的大小等特性有關(guān)。其中彈簧管的靈敏度取決于制造管子的材料、管壁的厚薄、管子的截面形狀以及彈簧管彎角半徑的大小，當(dāng)管子投影成以后，其靈敏度也就確定了。因此彈簧式壓力儀表精度的高低，是由儀表本身結(jié)構(gòu)在校驗(yàn)中所產(chǎn)生的誤差來決定的，而誤差的來源主要取決于彈性敏感元件在壓力或疏空作用后所產(chǎn)生的彈性后效、彈性滯后和殘余變形量的大小。而這些彈性敏感元件的主要特性造成彈簧式壓力儀表的示值誤差、只有在其極限壓力（或疏空）下工作一段時(shí)間即耐壓，才能最充分地顯示出來，同時(shí)可借此檢定彈簧管的滲漏情況。

4.計(jì)量性能驗(yàn)證

4.1重復(fù)性試驗(yàn)

選取計(jì)量性能較穩(wěn)定的0.4級精密壓力表，按照要求安裝后重復(fù)性條件下重復(fù)檢測8次，將8次數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各個(gè)受檢點(diǎn)將8次數(shù)據(jù)分別計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果均小于0.5%，符合最初設(shè)計(jì)要求。

4.2穩(wěn)定性試驗(yàn)

通常計(jì)量領(lǐng)域?qū)Ψ�(wěn)定性考核方法主要有兩種方式：（1)高等級標(biāo)準(zhǔn)溯源方法，（2)用穩(wěn)定的計(jì)量器具每間隔某一時(shí)間對考核對象進(jìn)行檢測，連續(xù)檢測三次以上。根據(jù)具體情況，該穩(wěn)定性考核選用第二種方法，選擇-0.4級精密壓力表，每隔一個(gè)月用該檢定儀進(jìn)行檢定一次檢測，連續(xù)觀測三個(gè)月，四次試驗(yàn)中最大值與最小值之差均小于精密壓力表的最大示值誤差。

5.結(jié)語

本設(shè)計(jì)達(dá)到壓力表檢定及不確定度規(guī)范要求，作為檢定儀器，其具有較高的精度等級，同時(shí)操作簡單，性能穩(wěn)定，重復(fù)測量能力較強(qiáng)，同時(shí)具有良好的人機(jī)溝通能力，一定程度的減小了勞動強(qiáng)度，且勞動效率也大大提高，有較好的使用價(jià)值。