基于PPC4E數字式壓力控制器的壓力表自動檢定/校準技術研究
基于PPC4E數字式壓力控制器，利用LabVIEW軟件開發平臺，實現壓力儀表自動檢定/校準，并通 過實例進行了驗證。本方案實現了壓力表自動檢定/校準、證書自動生成及記錄自動創建等功能，極大的提高了壓力表的檢定/校準效率和測量準確度，保證了飛行試驗中壓力測量數據的準確可靠。
0.引言
壓力是工業生產中的重要參數，壓力檢測設備被 廣泛應用于航空工業的各類控制及測試系統。尤其近 幾年我國航空工業高速發展，型號試飛任務繁重，對 壓力參數的計量工作提出了更高的要求。計量工作必 須保證整個飛行試驗過程中參數量值的統一性、測試 數據的準確性及各類儀器設備的安全性、可靠性。因 此，迫切需要在檢定/校準工作中減少人為因素的影 響，提高計量工作的準確度和效率。
1.實驗室用PPC4E簡介
PPC4E是美國FLUKE公司推出的一款數字式壓力 控制器，旨在實現從校準實驗室到制造業中的高性能 通用氣體壓力校準。作為壓力標準器，能夠實現壓力的全自動控制，其融合了最佳特性、測量技術和來自 DHI部門的專利PPC壓力控制技術，可提供極為廣泛 的壓力量程覆蓋范圍，實現絕壓、表壓和雙向表壓模 式的任意切換，其提供的±0.02%不確定度水平適用 于最常見的計量檢定/校準工作。同時，PPC4E配置的 RS-232及IEEE-488. 2遠程接口能夠方便的實現與計 算機的通訊。
結合日常計量工作以及實驗室現有設備，本文主 要介紹了實驗室用0 ~7 MPa PPC4E數字式壓力標準裝 置在計量中的應用及其基于LabVIEW平臺的自動化計 量技術。PPC4E數字式壓力標準裝置主要由氮氣瓶、 真空泵、PPC4E控制器、油氣分離裝置和被檢壓力儀表 接口構成，其結構圖如圖1所示。油氣分離裝置能夠隔 離被檢設備帶來的油污染，防止PPC4E裝置及其連接管 路受到污染，三個被檢壓力儀表接口分別配有不同尺寸 的轉接口，確保該裝置可以連接不同類型的壓力儀表。
在手動計量檢定壓力儀表時，通過PPC4E控制器 的面板選定量程、單位和壓力目標值，等待壓力達到目標值后手動記錄被檢儀表和標準器值，如此單點設 定，單點檢定。對于較多檢定點時，每一次都需要重 新設定、等待并記錄，因此采用這種手動方式比較費 時費力，型號試飛任務繁重時很難提供及時有效的保 障。而如果能夠利用LabVIEW軟件編程實現自動循環 分點檢定/校準，自動采集，對于不能實現遠程控制的 儀表可以手動輸人數據，并且自動對數據進行處理, 生成相應的記錄和報告，將會極大的提高科研試飛儀 表檢定/校準的保障能力和效率。
2.基于PPC4E實現自動檢定/校準
2.1系統組成
依據PPC4E壓力標準裝置自身特性對其進行遠程 控制，實現自動檢定/校準。其系統主要由PPC4E標 準裝置、數據采集單元、計算機、打印機、以及被檢 壓力儀表組成，采用串口通訊保證準確快速的數據交 換。改造方案框圖如圖2所示。
2.2工作原理
安裝前必須對被檢儀表進行檢查，包括外觀、銘 牌以確定產品的名稱、規格型號、準確度等級、測量 范圍以及額定工作壓力和輸出信號等技術指標。同時， 用改變輸入壓力的方法對輸出信號上下限值進行調整, 保證與理論輸出上下限值保持一致，以壓力傳感器或變送器為例，一般是通過調節“零點”和“滿量程” 來實現。最后還要對實驗室的溫濕度進行檢査以確定 是否滿足實驗環境要求。
被檢儀表如果是傳感器或者變送器，安裝完成后 必須進行至少15 min的通電預熱，這時可以將被檢儀 表的基本信息輸入LabVIEW測試軟件中，然后在程序 控制下，壓力控制器從下限開始等間隔加壓，待壓力 達到某一設定值時持續穩定5 S，壓力控制器發出壓力 到限信號并傳送至計算機，計算機測試軟件自動進行 數據采集、記錄后給壓力控制器發出指令，開始下一 個校準點的測試。當壓力值達到設定的上限之后，壓 力控制器在計算機的控制下，LabVIEW軟件程序開始 反行程逐點測量，直到回到下限值完成一個循環。如 此進行三個循環，測試完成。計算機通過LabVIEW軟 件對數據進行處理之后得出檢定/校準結果，實現自動 化檢定/校準。
2.3程序設計
該自動檢定/校準程序是以NI公司的LabVIEW為 軟件開發平臺，根據PPC4E壓力標準裝置基本原理及 其使用說明書，依照規程JJG 49-2013，JJG 52-2013, JJG 927-1997, JJG 860-1994 及 JJG 882-2004 編制自動 檢定/校準程序。
該程序主要由初始化模塊、壓力控制模塊、數據 采集模塊以及數據處理模塊構成，其程序流程圖如圖3 所示。
1)初始化模塊
該模塊主要用于在系統開始運行時進行串口配置， 并對該軟件進行自檢。同時提示用戶輸人待校準設備 的名稱、型號規格、生產廠家、出廠編號、量程、準 確度、校準日期和環境溫濕度以及客戶名稱。并且根 據準確度要求設定校準點個數，根據量程設定測量范 圍的上下限并選擇校準單位。初始化界面如圖4所示。
2）壓力控制模塊
主要是根據FLUKE公司提供的遠程控制代碼通過 RS232訪問PPC4E，根據測試軟件設定的點數和壓力 值，實現標準裝置的正行程自動加壓和反行程自動卸 壓，為自動校準系統提供可靠、穩定的壓力值。
3）數據采集模塊
該模塊主要是通過數據采集卡采集校準過程中儀 表所產生的電流信號、電壓信號以及RS232信號。數 據采集界面如圖5所示。
4）數椐處理模塊
在該模塊中嵌入了數據處理方法，計算機根據輸 入的被校準設備的基本信息自動計算出各校準點的理 論輸_’并與采集到的各檢定點實際輸出值進行 紙?檢足規程完成示值誤差、回程誤羞、誤差 允細等的自動計算，同時顯示檢定結果并自動生成 原始記錄.證書或檢定結果通知。
5}校準費計算和參數登記模塊 該模塊作用主要足為了及時統計校準費用，同時 建、'/:檢定/校準數據庫，便于以后查找某壓力儀表的型 號參數和校準日期。
3.檢定/校準實例
本文以西安某生產的壓力傳感器為例說明o此壓力傳感器型號為GY-12H,測量范圍為0 ~ 800 kPa,準確度等級為0.2級，編號為20】1006,依據JJG 860-1994壓力傳感器（靜態）檢定規程，系統自動選 擇6個檢定點進行實驗，檢定結果如表1所示。
根據采集卡采集到的傳感器輸出數據，系統自動 進行數據處理得出檢定/校準曲線，便于工作人員快速 準確地了解傳感器的特性數據處理結果如表2所示。
系統對采集到的數椐與計算出的評論輸出偵進行 比對后，依據檢定規秤得出結論:本傳感器準確度為 0. 2 級。
4.結束語
基于PPC4E數字式壓力控制器實現壓力儀表自動 檢定/校準的方案，突破了傳統手動檢進/校準時需要記錄測試數據、人工計算、操作繁瑣且效率低下 的工作模式，同時杜絕了人為因素對壓力計量檢定/校 準工作能帶來的錯判、漏判等影響本馨自動化程 度較^，符介現代化宵殫的耑求，吋時找布以F優點：
1)適應了儀器儀表行業的快速發展、隨芥現代儀 器儀表行業的發展，多的測鐓儀縣向數卞化方向發展，很多儀表具備通訊功能，為自動化檢定/校準創造 了條件；
2）實現數據的自動采集處理，減少了人為因素影 響，提髙了工作效率。利用數據采集卡采集數據，減 少了人工記錄帶來錯誤的隱患，從而很大程度提高了 檢定數據的可靠性。該方案滿足無紙辦公的需求，有 效縮短了檢定/校準時間，工作效率明顯提升；
3）操作方便，容易維護，擴展性強。本方案繼承 了 LabVIEW平臺的優點，即操作方便易維護。同時， 該方案采用了模塊化的程序設計，為未來系統升級和 擴展留下了充裕的空間。
總之，對實驗室PPC4E數字式壓力標準裝置進行 自動化改造以后，極大提高了計量工作的質量和效率，
保障了科研試飛各項試驗的順利完成，同時確保了飛 行試驗過程中參數量值的統一性、測試數據的準確性 及各類儀器設備的安全性、可靠性。
