氣體探測器計量檢定標準裝置的研制.pdf

1、化學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及生產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、響應時間、重復性、漂移等性能的測試是一門基礎研究內容包括化學氣體分析、材料、電子技術、通訊技術、測試技術以及數(shù)據處理的交叉學科。本課題研制的氣體探測器計量檢定標準裝置可以對應用于工業(yè)現(xiàn)場、生產車間的氣體探測器,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技術,取得以下主要成果:
　　 (1)研究了多路信號采集技術、數(shù)據處理方法、小信號量的高分辨力采集技術等。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絡互聯(lián)通訊技術(Wi-Fi)和USB通訊技術相結合的方式,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換電路,轉換成對應的數(shù)字信號。最終通過電路板將轉換后的數(shù)字信號傳送到數(shù)據處理軟件進行處理。本設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計裝調工作。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)據采集及處理方法。主要涉及:觸摸屏程序、工作站程序、驅動程序的設計,編寫了數(shù)據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動程序。工作站軟件可對采集電路板上傳的數(shù)據進行解析,得到探測器輸出信號的相關信息。通過得到的計量參數(shù),根據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。
　　 結合以上理論方法和設計要求,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”可根據預先編好的程序,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；采用無線網絡互聯(lián)通訊技術(Wi—Fi)和USB通訊技術相結合的通訊方式,使儀器操作,安裝更具靈活性,并可以實現(xiàn)輕松聯(lián)網、遠程操控、遠程訪問數(shù)據庫資源