[发明专利]一种压力精密调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业控制领域，具体涉及一种压力精密调节装置。

背景技术

压力测量在工业过程控制中占有重要地位，压力校准装置的性能决定了压力仪表的校准精度、效率及成本。全自动压力校验仪因其精度高，适用范围广，易于操作，功能集成化，体积小巧等众多优点，正逐步取代传统的活塞式压力计，广泛应用于电力、石油、石化、冶金、制药等领域。

全自动压力校验仪根据被检仪表的不同，主要分为气压校验仪和液压校验仪。气压校验仪以非腐蚀性气体为工作介质，往往用来校准量程相对较小的压力仪表。常规的气压校验仪利用电磁阀的开/断来控制造压腔内的进气量和出气量，继而达到调节压力的目的，其结构如图1C所示。液压校验仪以变压器油、癸二酸脂、去离子水等非导电液体为工作介质，往往用来校准量程相对较大的压力仪表。常规的液压校验仪利用电机或者气体推动活塞在油缸里运动，改变油缸内工作介质的体积，继而达到调节压力的目的，见图1A和图1B。

目前，全自动压力校验仪的造压精度主要受制于压力传感器和执行机构的性能。执行机构的加工精度，元器件的一致性和加工采购成本，决定了执行机构性能的好坏。

传统的气压系统中，电磁阀的响应时间大多在10～30ms，好一些的也要5～10ms，而且价格较为昂贵，一致性难以保证。电磁阀最小开关间隔的气体流量往往决定了气压调节的精度。通过降低电磁阀两端的压差以期减小最小开关间隔的气体流量，往往会增加系统的复杂性，造成成本的提高。减小电磁阀的通径，虽然可以减小最小开关间隔的气体流量，但同时也增大了调节时间。增大造压腔体的容积，则会因为容腔效应，加剧气体的振荡，也会增大调节时间。传统的液压系统中，对于靠电机推动活塞的造压系统而言，传动丝杠的加工精度会影响电机单位步长下活塞的位移，继而影响调压的分辨力。而高精度的丝杠往往价格昂贵，不易加工。与之配套的电机也需选择高分辨率、扭矩稳定、发热较小的步进电机或者伺服电机，进一步提高系统的成本。对于气推液的造压系统，则存在与气压系统相似的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供了一种利用弹性敏感元件的形变进行压力精密调节的控制系统，以降低对常规调节机构的性能要求，简化系统结构，提高造压精度。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术特征：

一方面，本发明实施例提供了一种压力精密调节装置，包括：

执行机构(1)，其包括弹性敏感元件(3)、弹性形变转换装置(4)、步进电机及驱动器(5)、粗压调节机构(6)以及造压腔(11)，所述造压腔(11)和所述弹性敏感元件(3)的腔体相通，腔体内部压力相等；

控制机构(2)，其包括处理器(7)、触摸屏(8)、模拟数字转换器(9)、压力传感器(10)，所述压力传感器(10)感测所述造压腔(11)内的压力，输出电信号，所述电信号经所述模拟数字转换器(9)转换后，由所述处理器(7)解算，获取当前压力值后，所述处理器(7)通过比较用户通过所述触摸屏(8)输入的压力设定值与压力当前值的误差值，将所述误差值与设定误差阈值比较后，对所述执行机构(1)进行双闭环控制，调节所述造压腔(11)内的压力。

依照本发明较佳实施例所述的压力精密调节装置，所述双闭环控制进一步包括：

当误差值处于所述设定误差阈值区间之外时，所述处理器(7)启动内环，控制所述粗压调节机构(6)快速进行粗压调节；

当所述误差值处于所述设定误差阈值区间之内时，所述处理器(7)启动外环，控制所述步进电机及驱动器(5)的转向、角度，通过所述弹性形变转换装置(4)改变所述弹性敏感元件(3)的腔体体积，以调节所述造压腔(11)内的压力。

依照本发明较佳实施例所述的压力精密调节装置，当所述误差值处于所述设定误差阈值区间之内时，所述处理器(7)启动外环，控制所述步进电机及驱动器(5)的转向、角度，通过所述弹性形变转换装置(4)改变所述弹性敏感元件(3)的腔体体积，以调节所述造压腔(11)内的压力，进一步包括：

在需要升高所述造压腔(11)内的压力时，减小所述弹性敏感元件(3)的腔体体积；

在需要降低所述造压腔(11)内的压力时，增大所述弹性敏感元件(3)的腔体体积。

依照本发明较佳实施例所述的压力精密调节装置，所述弹性敏感元件(3)为弹簧管、波纹管或弹性膜片。

依照本发明较佳实施例所述的压力精密调节装置，所述压力传感器(10)为硅压阻式压力传感器、谐振式压力传感器、电容式压力传感器。