一种多通道智能压力变送器校验仪研究

摘要:随着工业自动化发展程度越来越高，压力变送器的应用也越来越普遍，每年压力变送器检定台件数也呈现倍速增长，提高检定工作效率成为当务之急。为了应对此种状况，针对压力变送器的检定过程，设计了一种具有多通道测量功能的精度高智能压力变送器校验仪,同时具备Hart通信功能。在检定过程中，能够同时测量多台压力变送器输出电信号，从而提高检定工作效率。
一、概述
　　主要针对压力变送器检定过程中效率低下的问题，研制了一种多通道校验仪，可以同时对多台变送器输出电信号进行测量，同时保证了测量精度满足检定规程的要求，并且具有Hart功能，可对变送器的部分数据进行调整。
二、设计原理及研究成果
1.设计原理图
　　在设计过程中，电子电路的设计是整体工作的核心部分。由于所设计的校验仪要用在检定过程中，那么测量精度就一定要满足检定规程的要求。项目的关键问题是如何在保证测量精度的前提下，实现多通道实时测量。在电子电路设计与元器件选型上，要避免外界环境及各通道间相互干扰对测量精度的影响，从而实现精度高、高效率测量。
　　多通道智能压力变送器校验仪原理如图1所示，由采样电路、信号调理电路、AD转换电路、Hart通信调制解调电路及嵌入式人机交互系统等电路组成。
 
2.研究成果
　　通过本项目的实施，研制多通道智能压力变送器校验仪样机-台(见图2)，可以同时对四台压力变送器输出的电信号进行测量，测量精度满足JJG882-2019《压力变送器检定规程》的要求。其具备良好的适配性能，主要技术指标如下:(1)电流测量范围:0~30mA,精度等级:0.05级。(2)电压测量范围:0~10V,精度等级:0.05级。(3)具备四个通道同时测量功能，液晶实时显示四路测量结果。(4)带有Hart通信功能，代替Hart数表和手操器产品，对带Hart协议的压力变送器能进行参数调整。
三、多通道智能压力变送器校验仪性能测试实验
1.校验仪的测量精度是检定工作的核心，在校验仪样机交付使用的第一时间，便送至甘肃省计量研究院电磁计量所进行校准。
　　依据校准证书出具的数据，此次设计的多通道智能压力变送器校验仪四个通道完全达到了预期精度等级(0.05级)，可以满足压力变送器日常检定需要。在测试使用一年后，再次送检至甘肃省计量研究院电磁计量所校准。根据两次校准数据，选取了10mA测量点进行数据对比，具体数值如表1所示。根据预期精度0.05级的要求，可以判断其稳定性也达到了作为计量标准器的条件。
 
2.在样机交付使用后对其性能进行了反复试验，现场试验照片如图2、图3所示。
　　通过多次使用和测试，对其操作系统、界面进行优化，并形成最终版本。
 
 
　　图3所示是传统压力变送路检定过程接线图，由图中可以看出，传统的校验仪只能测量一台压力变送器的输出。而设计的多通道智能压力变送器校验仪，实现了四通道同时测量，如图2所示，且测量结果互不干扰，提高了工作效率。多通道智能压力校验仪具备完整的Hart通信功能,可以代替Hart数表和手操器产品，对带Hart协议的压力变送器能进行参数调整。
四、结束语
　　压力变送器作为工业生产过程中重要的监控仪表，应用越来越普遍。对于需要进行大批量、周期检定的各个压力计量实验室，提高工作效率是当务之急。设计的多通道智能压力变送器校验仪，根据压力变送器的检定过程，设计了多个通道同时精确测量，且取不干扰，较好地解决了这一问题，为压力变送器的日常检定提供了一种全新的思路、方向。