智能压力表检定仪的设计

摘 要：本文介绍了一款新的经济型的智能压力表检定仪的设计，该检定仪可以完成检定指针式普通压力表、精密压力表、压力传感器、压力变送器的全自动检定，操作方便、检定精度高，测量重复性小，稳定性好。开发软件用采用美国NI公司的LabVIEW2011可视化开发系统，具有良好的人机交流界面。

关键词：压力表检定仪 计量检测 图像处理

中图分类号：TH812 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0167-02

压力表是工业生产中重要的压力测量仪表，广泛用于热力管网、供水供气、输油等系统，几乎应用于工业流程各个环节领域。故压力表的准确性对生产、安全、防护等有着重要的影响。压力表的检定工作也显得格外重要，但是传统的压力表检定在计量领域一直是一个耗时、耗力、相当繁琐的工作，检定压力表的方法基本是用连通管将被检压力表和一块测量范围相近的精密压力表相连，通过手动增压对压力表各受检点进行数据比对来确定示值误差、回程差等指标。此种方法劳动强度大，耗时，效率低。由于检定时人眼读数，长时间检定后估读误差会偏大，眼睛疲劳，在一定程度上影响检定结果和劳动效率。随着控制技术及图像处理技术的发展，压力表检定近年来也逐步实现了半自动化到全自动化的发展，目前投入使用的产品也有，本文就该类检定仪进行研究，设计出一款新型全自动智能压力表检定仪，他是基于压力源控制技术、图像处理技术及数据处理技术的基础上，能够有效提高检定的精度，减少工作强度，同时测量结果的不确定度也有所减小，劳动效率也有较大提高。该检定仪进行压力表检定时只需要检定人员按要求安装好压力表，调整好摄像头位置即可，检定仪完成整个检定过程，输出结果，检定时间约1分钟，在大批量的压力表检定时更能显示出他的优势。

1 智能压力表检定仪的总体要求和性能指标

该智能压力表检定仪可以用于精密压力表、普通压力表、压力传感器、压力变送器、压力调节阀等检定，用户只要按要求安装被检压力表，将CCD摄像头瞄准压力表表盘，按要求选择相应压力表类型点击“开始”键，压力表检定仪即能完成相关指标检定。该仪器同时具有手动检定功能，在某些特殊恶劣环境下，可以选择手动检定工作方式。

该压力表检定仪的技术参数要求能达到表1所示指标。

以上技术指标能够完全满足压力表检定规程要求，本设计根据以上技术指标完成各硬件、软件设计与配件选取。

2 压力表检定仪的结构组成

该检定仪是一款全自动压力表校验仪器，该仪器由压力控制技术、CCD摄像技术及图像处理技术基础上设计而成，实现指针式压力表的检定（如图1）。

2.1 压力控制系统

检定仪的压力控制系统包括压力产生模块和压力控制部分组成，主要是有步进电机驱动活塞压力计来增压与调压，控制系统中用0.05%精密压力表测量实时压力，反馈给控制系统达到闭环控制。活塞压力计选用0.05%等级，检定时电机驱动先大步加压，待加压至被检表量程90%时变为稳步小步进增压，保证系统静态压力精度及压力产生的快速性，又不会引起过冲[1]。为防止被检表过压冲坏，该控制系统设定最高压力保护设计，根据被检表的量程设定活塞压力计的增压最高上限，当压力增至上限值时自动停止增压。步进电机采用森创两相混合步进电机，稳定性好，驱动精度高，响应速度快，通过驱动控制器最小可以达到0.01°的控制精度。

2.2 CCD摄像与采集系统

本部分由CCD摄像头对准压力表表盘，对压力表各受检点位置实时拍摄，待压力升至被检点时采集数据。本设计中选用MV-VS130FM/FC高分辨率黑白/彩色工业数字CCD摄像机，最高分辨率为1280×1024，象素尺寸4.65μm，黑白输出，清晰度大于960线，12位数据输出，具有较好的数据交换接口。

2.3 图像处理

该部分主要由图像获取、图像采集、图像数据转换、图像预处理组成。由CCD摄像头获取的图像经数据采集卡采集并传输给计算机，图像进行预处理，主要包括边缘检测、图像锐化、阀值分割等，使原始图像成为清晰的，对比度良好的可处理图像。经过处理后的图像数据获取表盘位置、示值刻度线、指针位置等主要参数，最终计算检定点的示值。

3 系统软件设计

该设计系统开发软件采用LabVIEW 2011可视化开发系统，直观的用户界面，对图像处理功能较好，同时应用C语言对采集数据进行处理将结果输出。考虑大多检定机构需要做原始记录，该设计中将数据及处理结果与原始记录相衔接，可以实现检定结果用原始记录的格式输出并保存副本，为检定人员节省原始记录的编写，进一步提高检定员劳动效率。

4 计量性能验证

4.1 重复性试验

选取一计量性能较稳定的0.4级精密压力表，按照要求安装后重复性条件下重复检测8次，将8次数据输出进行统计分析，各个受检点将8次数据分别计算实验标准差，结果均小于0.5%，符合最初设计要求。

4.2 稳定性试验

通常计量领域对稳定性考核方法主要有两种方式：（1）高一等级标准溯源方法，（2）用稳定的计量器具每间隔某一时间对考核对象进行检测，连续检测三次以上。根据具体情况，该稳定性考核选用第二种方法，选择一0.4级精密压力表，每隔一个月用该检定仪进行检定一次检测，连续观测三个月，四次试验中最大值与最小值之差均小于精密压力表的最大示值误差。符合JJF1033-2008计量标准考核要求。

5 结语

本设计达到压力表检定及不确定度规范要求，作为检定仪器，其具有较高的精度等级，同时操作简单，性能稳定，重复测量能力较强，同时具有良好的人机沟通能力，一定程度的减小了劳动强度，且劳动效率也大大提高，有较好的使用价值。

参考文献

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[2] 张晓飞.压力仪表校验系统的设计与实现[D].江西理工大学，2010.

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