[发明专利]一种平衡式气体压力测压方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及气体压力检测领域，特别是一种气体压力检测仪器仪表，能够提高大范围气体压力的检测分辨率。

背景技术

压力是工业生产中的重要参数。在生产过程中，压力会直接影响产品的质量和生产效率。如果高压容器的压力超过额定值时，就会对生产人员和设备造成安全隐患。 目前，用来测量气体压力的工业自动化测量仪表按工作原理可分为液柱式、弹性式、负荷式和电测式等类型，特点分别如下：液压式压力测量仪是以 一定高度的液柱所产生的压力，与被测压力相平衡的原理测量压力的，这种测量仪表的灵敏度较高，但存在量程受液柱高度限制、测压范围小、读数不方便等问题，且测量结果常需要进行温度和重力加速度等方面的修正；弹性式压力测量仪表是利用各种不同形状的弹性元件，在压力下产生变形的原理制成的压力测量仪表，在使用弹性式压力测量仪表时，仪表活动部件之间存在摩擦，产生误差；负荷式压力测量仪表是直接按压力的定义制作的，常见的有活塞式压力计、浮球式压力计和钟罩式压力计，这类压力计虽然测量误差很小，但结构复杂，成本较高；电测式压力测量仪表是利用金属或半导体的物理特性，直接将压力转换为电压、 电流信号或频率信号输出，或是通过电阻应变片等将弹性体的形变转换为电压、电流信号输出，但输出信号小，造成测压的范围较小。总之，现有的这些气体压力测量仪表要么测压范围小，要么测量范围较大时灵敏度却不高，即测量分辨率不高，有些压力测量仪表虽然分辨率较高，但不适用于大范围的压力检测，结构又复杂。

发明内容

本发明为克服上述现有气体压力测量仪表的不足，利用零位平衡原理，提出一种较大范围和较高分辨率的平衡式气体压力测压方法与装置，在提高压力检测范围的同时也提高检测分辨率。

本发明所提出的一种平衡式气体压力测压装置采用的技术方案是：包括竖直主管道，在竖直主管道侧壁上连接与竖直主管道相垂直且内腔均与竖直主管道相通的1号泄压管道、2号泄压管道、3号泄压管道这三个泄压管道和一个支路管道，三个泄压管道从上至下等距布置且内径依次增大，竖直主管道顶部连接气体压力发生器、底部直接连通3号泄压管道；每个泄压管道上均设有一个管道阀门，每个管道阀门均连接一个步进电机；所述支路管道同轴连接玻璃管左端，玻璃管右端连接待测气体进压口，玻璃管水平放置且两端比中间部分细，玻璃管中间部分管道内有一个小球，小球外径与玻璃管中间部管道内径相等且小球可左右运动；在玻璃管正上方设有CCD图像传感器，所述气体压力发生器、CCD图像传感器以及三个所述步进电机均与控制器相接。

本发明所提出的平衡式气体压力测压装置的气体压力测压方法采用的技术方案是包括以下步骤：

A、打开气体压力发生器产生气体，气体经竖直主管道、支路管道从玻璃管左端通入，待测气体经进压口从玻璃管右端通入；

B、CCD图像传感器对小球的位置进行拍摄，并将图片传送至控制器，控制器将此图片信息与预先处理的小球位于玻璃管正中心线处的图片信息进行比较，根据小球球心所在位置的不同，从下至上依序地控制相应的步进电机带动相应的管道阀门进行泄压，直至小球位于正中心线处时停止泄压；

C、将压力发生器产生的气压减去步进电机作用后泄出的总体压力值，得到待测气压值。

进一步地，步骤C中，步进电机作用后泄出的总体压力值的求取方法是：

1）通过标定装置获知步进电机转动度数与泄压管道泄压量的关系，所述标定装置包括控制器、气体压力发生器、竖直主管道、三个测压管道、三个气体压力表、三个泄压管道及每个泄压管道上对应的一个管道阀门和一个步进电机，每个测压管道均连接一个气体压力表；竖直主管道顶端与气体压力发生器相通，竖直主管道侧壁上由最底部向上等距地布置有三个泄压管道和分别与三个泄压管道处于同一高度的一一对应的三个测压管道，每个测压管道和对应的泄压管道的内、外径均相同；

2）打开气体压力发生器产生气压，打开三个气体压力表中的其一个气体压力表，显示测量值，只驱动与该气体压力表对应的一个步进电机运转1圈360°，此时测量出第一个气压值，将所述测量值减去第一个气压值则得到该步进电机转动1圈对应的泄压管道的泄压量_；再驱动该步进电机再运转1圈并测量出第二个气压值，将所述测量值减去第二个气压值则得到该步进电机转动2圈对应的泄压管道的泄压量，如此重复得到该步进电机转动n圈对应的气压变化值，这样就获得n个气压变化值样本数据，n大于30；