氣體探測器計量檢定標準裝置的研制.pdf

1、化學(xué)氣體通常是高壓存儲,多具有易燃易爆,有毒有害的特性。為了防止這些危險氣體對生產(chǎn)及生產(chǎn)人員的安全造成危害,氣體探測器的安裝及氣體探測器的性能測試就顯得尤為重要,而對氣體探測器的示值誤差、響應(yīng)時間、重復(fù)性、漂移等性能的測試是一門基礎(chǔ)研究內(nèi)容包括化學(xué)氣體分析、材料、電子技術(shù)、通訊技術(shù)、測試技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理的交叉學(xué)科。本課題研制的氣體探測器計量檢定標準裝置可以對應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場、生產(chǎn)車間的氣體探測器,按照國家檢定規(guī)程進行性能測試,以保證其使用

2、的有效性及可靠性。本文深入探討了氣體探測器計量檢定標準裝置的研制方法和相關(guān)技術(shù),取得以下主要成果:
　　 (1)研究了多路信號采集技術(shù)、數(shù)據(jù)處理方法、小信號量的高分辨力采集技術(shù)等。研制了信號采集電路,達到較高的分辨力,通過電路板之間的SPI總線通訊方式,實現(xiàn)對五路氣體探測器輸出模擬信號的同步采集。信號采集部分和上位機的通訊采用無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通訊技術(shù)(Wi-Fi)和USB通訊技術(shù)相結(jié)合的方式,來提高通訊方式的有效性和靈活性。氣體探測

3、器輸出端的基本輸出信號有電壓、電流、頻率等形式,以電流信號居多。其信號輸出范圍一般為國際通用標準:電流信號為4～20mA,電壓信號為0～5V,頻率信號為0～10KHz。這些探測器輸出的模擬量需要通過轉(zhuǎn)換電路,轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號。最終通過電路板將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號傳送到數(shù)據(jù)處理軟件進行處理。本設(shè)計研制的信號采集電路的信號分辨力為:電流信號為0.01 mA；電壓信號為0.001V；頻率信號為1Hz。
　　 (2)研究了裝置運行的電氣

4、控制方法,主要涉及氣壓控制、流量控制、流向控制、氣路通斷、真空換氣及工作狀態(tài)切換等。完成了電氣控制部分設(shè)計裝調(diào)工作。電氣控制系統(tǒng)以觸摸屏和PLC為控制核心,配以電磁閥、管線、真空裝置、繼電器、電源、通訊模塊等部件,實現(xiàn)檢定工作的過程控制；可通過手動方式控制和自動方式控制的選擇,為工作人員的操作提供方便和快捷。
　　 (3)研究了數(shù)據(jù)采集及處理方法。主要涉及:觸摸屏程序、工作站程序、驅(qū)動程序的設(shè)計,編寫了數(shù)據(jù)處理和過程控制軟件,實

5、現(xiàn)了對檢定過程的自動控制,數(shù)據(jù)的自動采集,自動計算等功能。運用MCGS組態(tài)軟件編寫了上位機控制軟件,運用Csharp語言,基于VS2008平臺編寫工作站軟件的驅(qū)動程序。工作站軟件可對采集電路板上傳的數(shù)據(jù)進行解析,得到探測器輸出信號的相關(guān)信息。通過得到的計量參數(shù),根據(jù)國家計量法與檢定規(guī)程的要求,完成對被檢探測器的性能評價。
　　 結(jié)合以上理論方法和設(shè)計要求,最終完成了“氣體探測器計量檢定標準裝置”的研制。通過實際測試證明,該儀器能

6、滿足對計量檢定工作的檢定需求。并且具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點。本文研制的“氣體探測器計量檢定標準裝置”可根據(jù)預(yù)先編好的程序,自動完成氣體探測器的測試工作；能同時對五路信號進行采集,方便快捷,提高了檢定效率；降低了人工操作可能存在的誤差,減少了檢定人員的工作量,節(jié)約了鑒定過程中的人力成本；采用無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通訊技術(shù)(Wi—Fi)和USB通訊技術(shù)相結(jié)合的通訊方式,使儀器操作,安裝更具靈活性,并可以實現(xiàn)輕松聯(lián)網(wǎng)、遠程操控、遠程訪問數(shù)據(jù)庫資源