專利名稱：一種移動容器式高精度微壓檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微壓檢測裝置，尤其涉及一種移動容器式高精度微壓檢測裝置。
背景技術：
微壓測量被廣泛地應用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、制造業(yè)、制藥業(yè)、交通運輸業(yè)、航天、航空、國防等領域。近年來，國際上在微壓計量方面研究頗多，但主要是直管型液柱差式液體壓力計和微壓活塞式壓力計。研究的范疇也主要集中在國家基準級壓力計。而類似于工作基準級和一等的微壓計幾十年下來沒有太大的變化。基準級的微壓計造價極高體積龐大，無法適用于數(shù)量眾多的二等標準和工作計量器具的量值傳遞。目前國內(nèi)的一等微壓計量裝備主要是60 70年代設計的一等補償式微壓計，由于存在一些先天性的缺點已阻礙微壓計量的發(fā)展，也跟不上國際微壓計量的發(fā)展趨勢，因此開展高準確度的微壓計的研究是非常有必要。目前使用的一等補償式微壓計是基于用液面高度差來平衡兩個液面上的壓力差的測壓原理，主要由大，小容器用液體導管相連，在壓力作用下形成液柱高度差，通過旋轉(zhuǎn)一根帶有刻度的螺桿來改變一個可動容器的位置，并通過觀察容器中圓錐尖頭和水面的倒影的位置，使液面重新達到平衡位置，根據(jù)刻度對應的水柱高度差進行讀數(shù)。補償式微壓計的應用很廣泛，但主要存在以下不足:1.必須手動調(diào)節(jié)絲桿，工作很費力，還會引起絲桿機構(gòu)的磨損，導致測量的準確度降低。2.讀數(shù)需要用目測進行，其準確度依賴于檢定員的工作經(jīng)驗。3.受到絲桿加工工藝的限制，絲桿的機械精度很難再有提高，導致補償式微壓計測量準確度無法進一步的提高。4.在實際測量中，液體會產(chǎn)生掛壁現(xiàn)象，連接液體導管受壓變形也會使液體的體積發(fā)生改變，由于只觀察一端的液面位置，體積變化會引起測量誤差。5.沒有溫度測量修正系統(tǒng)，這樣液體的密度和體積都會發(fā)生改變，引起測量誤差。6.無法滿足量程范圍更大的，或準確度更高的儀器進行檢定測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種移動容器式高精度微壓測量裝置，解決現(xiàn)在的微壓測量設備要么成本高，要么測量準確度低的缺陷。技術方案一種移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:包括相互之間采用液體導管連通的固定容器和可動容器，所述可動容器設置在一升降平臺上，所述升降平臺安裝在升降導軌上，由步進電機帶動的升降螺桿帶動在升降導軌上下降或上升，在所述升降平臺旁設置有光柵尺，所述可動容器和固定容器頂上設置有測量液面高度的激光位移計，所述固定容器或可動容器設置有壓力接口，所述步進電機、光柵尺和激光位移計電連接控制器，所述控制器包括壓力計量模塊和壓力控制模塊，所述光柵尺和激光位移計將計數(shù)傳送給壓力計量模塊，進行微壓測量和計算，所述壓力控制模塊連接步進電機和壓力接口，控制壓力接口的壓力穩(wěn)定和控制步進電機的啟閉。所述可動容器和固定容器內(nèi)液面上設置有浮子，所述浮子與所述激光位移計對應設置，以檢測液面高度變化。所述浮子包括浮體和“T”形測量頭，浮體采用鋁合金浮體，測量頭的“T”形頂端面為聚四氟漫反射平面。所述可動容器頂端設置有一個激光位移計，所述固定容器的左右兩端的上端面上分別設置有一個激光位移計，分別測量兩端的液面高度。所述固定容器、可動容器和液體導管內(nèi)均設有溫度傳感器，所述溫度傳感器均與控制器電連接，所述控制器通過對所述溫度傳感器巡檢進行溫度控制。所述光柵尺采用莫爾條紋光柵尺。所述固定容器上設置有壓力接口。所述固定容器和可動容器上均設置有壓力接口。所述升降導軌安裝在水平基座上，所述固定容器也設置在所述水平基座上。一種應用上述的 移動容器式高精度微壓檢測裝置進行壓力計檢測的裝置，其特征在于:包括待測壓力計和所述微壓檢測裝置，所述微壓檢測裝置的固定容器和可動容器上均設置有壓力接口，固定容器的壓力接口為測試端，可動容器的壓力接口為參考端，所述測試端連接加壓系統(tǒng)和待測壓力計，所述加壓系統(tǒng)連接所述微壓檢測裝置的控制器，所述控制器的壓力控制模塊電連接步進電機和激光位移計及光柵尺，由控制器控制所述微壓檢測裝置穩(wěn)壓，所述控制器與上位計算機相連，計算和顯示待測壓力計與實測壓力值的差值或差率。有益效果本發(fā)明采用莫爾條紋細分光柵尺，測量準確度達到±2μ，用兩臺激光位移計測量可動和固定容器中的液面高度，這樣就勿需用人眼來觀察錐尖位置而直接進行讀數(shù)，控制器采用計算機系統(tǒng)由單片機數(shù)據(jù)采集器和工控計算機組成，可以將各個傳感器的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成壓力讀數(shù)，也能通過執(zhí)行機構(gòu)將壓力計穩(wěn)定在設定壓力工作點，實現(xiàn)自動測量，本發(fā)明能長時間將壓力保持在極微量的波動范圍內(nèi)，在微壓計量中具有不可或缺的作用。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的光柵測量機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的激光位移計的光學三角法測量原理示意圖。圖4為本發(fā)明的浮子機構(gòu)示意圖。圖5為對壓力計進行檢測的整體裝置示意圖。其中:1_步進馬達，2-導軌上夾板，3-升降螺桿，4-激光位移計，5-升降平臺，6-光柵尺,7-固定導軌,8-液體導管,9-固定容器,10-可動容器,11-浮體,12-測量頭，13-測量頭的“T”形頂端面，14-穩(wěn)定鉤，15-穩(wěn)定支架，16-傳壓介質(zhì)液面，17-半導體激光器，18-激光器前的鏡片，19-收集鏡片，20-CCD陣列，21-信號處理器，22-被測物體，23-測試端，24-參考端。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。鑒于上述分析的缺點，本發(fā)明設計了一種測量范圍為±8kPa，測量準確度達到±0.1Pa的微壓測量裝置。這套微壓測量裝置采用莫爾條紋細分光柵尺，測量準確度達到±2μ，用于可動容器位移的測量。用兩臺激光位移計測量可動和固定容器中的液面高度，這樣就勿需用人眼來觀察錐尖位置而直接進行讀數(shù)。各個容器以及管道中均置入溫度傳感器進行溫度監(jiān)測和實時修正?？蓜尤萜鞯囊苿邮怯貌竭M馬達和升降螺桿帶動容器的上下移動，避免了手轉(zhuǎn)刻度盤的麻煩。1.整體結(jié)構(gòu)原理本發(fā)明中所研制的高精度液體微壓計量的量程為±8kPa，測量準確度為±0.1Pa，其結(jié)構(gòu)原理類似于補償式微壓計，壓力計有以下幾大部分組成，分別是容器管道、浮子機構(gòu)、升降機構(gòu)、光柵測量機構(gòu)、激光位移測量機構(gòu)、溫度測量機構(gòu)、基座、全自動加壓系統(tǒng)、控制器即單片機數(shù)據(jù)采集和動作執(zhí)行系統(tǒng)及工控計算機操作系統(tǒng)。如附圖1中所示，I為步進馬達，2為導軌上夾板，3是升降螺桿，4為激光位移計，分別設置在可動容器10和固定容器9上，5為升降平臺，6為光柵尺，7為固定導軌，8是液體導管。實際操作時，首先進行零壓差平衡調(diào)整，即將可動容器10的液面和固定容器9的液面一致，并分別將光柵尺6和激光位移計4讀數(shù)清零。根據(jù)輸入到計算機界面的設定壓力點計算出可動容器10的位置，通過數(shù)字通訊將數(shù)據(jù)傳送給控制器的單片機數(shù)據(jù)采集和動作執(zhí)行系統(tǒng)，驅(qū)動步進馬達I轉(zhuǎn)動，通過旋轉(zhuǎn)升降螺桿3帶動固定在升降平臺5上的可動容器10上下移動。這時，固定在可動容器10上的光柵讀數(shù)頭根據(jù)莫爾條紋進行計數(shù)，讀出實際位移的距離。將壓力(氣體) 施加于固定容器9中，液體被壓入可動容器10，待穩(wěn)定后，固定在可動容器10上的激光位移計4可讀出液面上的浮子與起始位置的位移，同時固定在固定容器9上的激光位移計4也讀出一個液面的位移，這樣壓力計就可以根據(jù)上述三個位移計算出輸入氣體的實際壓力。壓力計為了保證整臺液體在一個幾乎相同的溫場中，采用泡沫鋁進行保溫，并分別在可動容器9、固定容器10和液體導管8中置入多個溫度傳感器進行溫度監(jiān)控和溫度補償。壓力計的壓力復現(xiàn)計算式應為:
權(quán)利要求
1.一種移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:包括相互之間采用液體導管連通的固定容器和可動容器，所述可動容器設置在一升降平臺上，所述升降平臺安裝在升降導軌上，由步進電機帶動的升降螺桿帶動在升降導軌上下降或上升，在所述升降平臺旁設置有光柵尺，所述可動容器和固定容器頂上設置有測量液面高度的激光位移計，所述固定容器或可動容器設置有壓力接口，所述步進電機、光柵尺和激光位移計電連接控制器，所述控制器包括壓力計量模塊和壓力控制模塊，所述光柵尺和激光位移計將計數(shù)傳送給壓力計量模塊，進行微壓測量和計算，所述壓力控制模塊連接步進電機和壓力接口，控制壓力接口的壓力穩(wěn)定和控制步進電機的啟閉。
2.如權(quán)利要求1所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述可動容器和固定容器內(nèi)液面上設置有浮子，所述浮子與所述激光位移計對應設置，以檢測液面高度變化。
3.如權(quán)利要求2所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述浮子包括浮體和“T”形測量頭，浮體采用鋁合金浮體，測量頭的“T”形頂端面為聚四氟漫反射平面。
4.如權(quán)利要求1或2所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述可動容器頂端設置有一個激光位移計，所述固定容器的左右兩端的上端面上分別設置有一個激光位移計，分別測量兩端的液面高度。
5.如權(quán)利要求1所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述固定容器、可動容器和液體導管內(nèi)均設有溫度傳感器，所述溫度傳感器均與控制器電連接，所述控制器通過對所述溫度傳感器巡檢進行溫度控制。
6.如權(quán)利要求1所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述光柵尺采用莫爾條紋光柵尺。
7.如權(quán)利要求1所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述固定容器上設置有壓力接口。
8.如權(quán)利要求1所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述固定容器和可動容器上均設置有壓力接口。
9.如權(quán)利要求1所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于:所述升降導軌安裝在水平基座上，所述固定容器也設置在所述水平基座上。
10.一種應用如權(quán)利要求1所述的移動容器式高精度微壓檢測裝置進行壓力計檢測的裝置，其特征在于:包括待測壓力計和所述微壓檢測裝置，所述微壓檢測裝置的固定容器和可動容器上均設置有壓力接口，固定容器的壓力接口為測試端，可動容器的壓力接口為參考端，所述測試端連接加壓系統(tǒng)和待測壓力計，所述加壓系統(tǒng)連接所述微壓檢測裝置的控制器，所述控制器的壓力控制模塊電連接步進電機和激光位移計及光柵尺，由控制器控制所述微壓檢測裝置穩(wěn)壓，所述控制器與上位計算機相連，計算和顯示待測壓力計與實測壓力值的差值或差率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微壓檢測裝置，屬于檢測領域。一種移動容器式高精度微壓檢測裝置，其特征在于包括相互之間采用軟管連通的固定容器和可動容器，所述可動容器設置在一升降平臺上，所述升降平臺安裝在升降導軌上，由步進電機帶動的升降螺桿帶動在升降導軌上下降或上升，在所述升降平臺旁設置有光柵尺，所述可動容器和固定容器頂上設置有測量液面高度的激光位移計，所述固定容器或可動容器設置有壓力接口，所述步進電機、光柵尺和激光位移計電連接控制器，所述控制器包括壓力計量模塊和壓力控制模塊，所述光柵尺和激光位移計將計數(shù)傳送給壓力計量模塊，進行微壓測量和計算，所述壓力控制模塊連接步進電機和壓力接口，控制壓力穩(wěn)定和步進電機的啟閉。
文檔編號G01L13/04GK103217252SQ20131009632
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者潘征宇, 洪扁, 張進明, 胡玲 申請人:上海市計量測試技術研究院