某型压力传感器测试仪的设计

摘要：根据对压力传感器的测试需求，开发了压力传感器测试仪。测试系统硬件采用研华IPC-610H工控机，TESCOM ER3000的电子压力控制器等。软件部分采用面向对象、可视化设计的快速应用开发软件平台LabVIEW完成编辑、编译、连接、调试等开发。该测试仪应用于压力传感器的检测、调节和修理。
关键词：压力传感器；工控机；压力控制器

0 引言
    为了适应对压力传感器的快速检测、调节和修理，本文根据某型压力传感器确定被测试项目，重点对被测参数进行分析，采用研华IPC-610H工控机，TESCOM ER3000的电子压力控制器设计方案。软件采用LabVIEW，完成编辑、编译、连接、调试等开发。将测试数据自动形成报表、自动存储且可查阅，并以Excel格式进行测试记录输出，方便保存、打印。

1 整体设计思路
    本测试仪专用性强，对可靠性、安全性要求高，测试仪控制气路来模拟产生水压环境，通过气压的变化来激励压力信号器产生相应的响应信号，经过与技术规范数据比对得出相应的测试结果，并将结果显示在液晶显示器上。原理框图见图1。

1．1 工控机
    工控机采用研华IPC-610H，机箱采用全钢19寸4U标准，底板为14槽工业标准无源底板PCA-6114P4-C，电源采用250 W工业标准电源PS-250ATX-ZE，主板采用PCA-6010V支持双通道DDR2 667 SDRAM，最高可达4 GB，G2版本支持CF插槽和DVI接口；符合PICMG 1．0标准，支持LGA 775 Intel Core 2 Duo FSB 1066 MHz处理器，支持双通道DDR2 667 SDRAM，最高可达4 GB单GbE LAN via PCIe xl通道COM端口，4 SATA端口，8USB接口。
1．2 高功率继电器卡
    高功率继电器卡选取凌华PCI-7260，该板卡包含八个继电器输出通道，每个通道可切换5 A 250 V的交流电源，或5 A 30 V的直流电源，面板上的可插拔连接器同时具备高电流切换与易于接线的特性。凌华PCI-7260提供八个独立的数字输入通道，并为这些数字输入通道设计滤波电路，以过滤信号端可能发生的突波，提升系统的可靠性。
1．3 A／D卡
    A／D卡选取PIS0-813 12位隔离A／D卡。PIS0-813有32个单端输入模拟量通道。PIS0-813的隔离电压高达3 000V。本卡是最为经济的PCI总线A／D卡。它带有一个37针D型连接头，可适用于5 V PCI总线插槽并支持真正的即插即用。PCI总线模拟量输出卡高分辨率多通道模拟量输出卡，简洁无跳线设计，软件校准。
1．4 电子压力控制器
    TESCOM ER3000的电子压力控制器使调压阀的出口压力平稳、精确，调节速度快，响应速度快。ER3000可用PLC或电脑软件控制，人不必到达现场，可实现远程控制，防爆型的设计使操作人员可远离危险，且输出气流操控的过程均可被控制。

2 气源组件主要结构及简要工作原理
    气源组件是以高压气瓶、单向阀、高压过滤及阀门组成的一个蓄能气源。该组件输入端接入高压气体管道，输出端采用高压软管连接到控制柜。高压气瓶主要起到蓄能的作用，以适应系统用气的需要；过滤器的作用主要是滤掉颗粒、油渍等杂质，满足用气露点及清洁度的要求。管道选用1／4英寸的不锈钢管，满足气管强度要求。器件整体安置在机柜内。气路控制图见图2。

    控制组件是该系统的核心，它的主要作用是采用程序控制，控制气体压力按不同通道输出，同时具有欠压报警及过压保护，程序调压，故障报警功能。进气控制阀采用一只二位二通电磁阀。程序控制电磁阀对管路进行开关控制。系统采用美国TESCOM高精度的气驱伺服减压阀、压力传感器和控制器来根据设定的压力自动调压和调整。压力控制器采用TESCOM公司的ER3000型电子压力控制器，该控制器与相应的调节阀配合可满足0～10 MPa范围的气压控制。压力传感器选用TESCOM公司相配套的100系列传感器，工作压力0～1 000 psi精度等级0．25，输出信号4～20 mA，工作电压24 VDC。输出通路均设有电磁阀排空控制，考虑到管路的简洁，输出电磁阀和排空电磁阀合一，采用DCF6型二位三通电磁阀。主管道采用1／4英寸不锈钢管，为了安全，每个压力支路上设置一只安全阀。控制组件气路控制见图3。

3 软件设计
    该系统软件平台为LabVIEW，具有良好的人机界面，分为系统登陆、传感器测试、保存报表、参数设置、检修系统、在线帮助七个模块，测试界面见图4。

3．1 参数设置
    要求具有管理员权限，点击参数设置；输入管理员的操作密码，进入设置界面；可以更改合格判据、测试时间、添加管理操作者，修改完毕保存后退出即可进行其他操作。

3．2 检修系统
    此项功能主要应用于手动调整输出气压，检测外接器件或设备自检。操作要求具有管理员权限；点击系统自检，输入管理员的操作密码，进入检修系统界面；点击输入电磁阀，输入电磁阀动作，面板上输入灯亮，检查输入电磁阀动作是否正常，输入压力显示是否正常；点击传感器输出电磁阀、信号器输出电磁阀可分别检测相应电磁阀动作是否正常；转动输出气压调节或输入需调节的压力值，均可实现压力的手动调整输出；使用完毕，点击退出键，即可回到初始界面，进行其他操作。

4 结束语
    本测试仪完成对某系列水中压力传感器的测试，系统硬件充分考虑了测量过程的可靠性、实时性与安全性，系统软件充分考虑了算法设计的规范性、人机交互界面的友好性。经过实际使用，满足了测试需求。