[发明专利]比例阀门对精密气压控制装置

说明书

技术领域

本发明提出的是应用于航空、航天、气压计量校准领域的标准气压信号的产生与控制的装置，具体地说是比例阀门对精密气压控制装置。

背景技术

随着现代科学技术的发展，压力计量测试技术发展很快，不仅体现在压力测量的准度、测量的量程范围等方面，而且，由过去仅仅研究静态压力的计量测试、校准，发展到动态压力的计量测试、校准标定，不仅在实践上得到了发展，而且在理论上也逐步完善。精密的控制元器件，高精度数字式压力测量技术、压力控制技术、在压力的测量和自动控制等方面发挥重要作用，而压力精密测量技术与现代电子技术和自动控制技术相结合，派生出许多新型的压力测试仪器仪表，如高精度的数字压力计、智能压力变送器和智能压力传感器等，并在实用工作中得到了广泛应用，使得传统的压力标准装置无法适应这些压力测量仪表的校验需要，对压力的校验和检定校准提出了新的要求，特别是对新型的压力标准装置需求更为迫切。

目前，在压力计量和传感器标定特别是静态标定领域，活塞式压力标定器仍然占据主流。这类仪器的工作原理是将压力溯源到质量和面积，依靠标准砝码的质量和活塞面积的准确度保证压力计量准确度，其压力值等于工作状态下标准砝码产生的重力除以活塞有效面积，需要对当地的重力加速度和空气浮力、温度影响等因素进行修正，其标准砝码的质量都是按照使用地点的重力加速度调配的，如果在重力加速度不同的使用地点和特殊情况下需要产生特定压力值，而这些压力值恰好不在活塞压力计标准砝码所产生的压力点上，必须进行复杂的修正计算，给实用检定工作造成了极大不便。

近年来，北京航空航天大学对气体紧密自动压力控制器和压力自动校验技术进行了大量研究工作，在2001年，研制成功了精密气体自动压力控制器，该精密自动压力控制器采用多级开关法控制方式，压力输出的稳定性达到了0.02％F.S，满足计量检定的需要。但是体积较大(480×445×266毫米)，重量达26千克，并且操作复杂，压力稳定时间长。

在航空航天的领域，大气参数的校验设备同样需要精密气压产生与控制装置。

鉴于上述原因，考虑到目前还没有可以实现连续调整的高精度气压标准，因此，需要检测精度高、控制准确、动作速度快的气压检测与控制装置问世。

发明内容

为了克服现有气压检测与控制装置的缺点，本发明提出了比例阀门对精密气压控制装置。该装置通过高稳定高精密模拟控制电路、比例阀门对气压控制部件、双传感器控制部件的相互结合解决精度、速度、准确度等技术问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

由双传感器、比例阀门对、恒流源、传感器调理电路、实用微分电路、PID控制电路、高分辨率DA转换器、比例阀门驱动电路和串行接口相互连接构成本发明装置。

其中：计算机与通讯电路、单片机、模数转换单元、模拟PID控制电路、阀门驱动器相互连接并信号供给气容，同时气容与被检仪表相连通，压力源通过减压阀减压供给气容，气容与真空泵相通，经过减压的气体流经过比例阀门进入气容，调理放大电路和模拟传感器将压力信号转换成电信号，并回馈到模拟PID控制电路中，气容中所产生的电信号通过数字传感器与计算机相连通，形成可控可显示的气压数字信号，成为双传感器。

其中：比例阀门对中，加压泵通过管路与压力表连通，同时供给减压阀，通过减压阀减压后供给进气比例阀中，并与气容相连通，然后通过抽气比例阀、过滤器与真空泵相连通，气体经过气容形成气体压力信号，数字传感器通过气容后供给模拟传感器，形成模拟气压电信号。

其中：恒流源中，由恒流源输入器与恒流源运算放大器和恒流源三极管线路连接并接入到恒流源模拟传感器中，通过恒流源电阻器的作用共同构成恒流源控制器，三极管发射极输恒流源正端，电阻器为恒流源负端，通过正输出端和负输出端为模拟传感器供电。

其中：传感器调理电路，传感器正输入端与传感器正输入端运算放大器与传感器负输入端与传感器负输入端运算放大器共同为正向运算放大器供电，又经过零点调整二极管及电阻为反向运算放大器供电，经过分流电阻形成电流，通过传感器信号输出端输出。

其中：实用微分电路，电流通过微分电路输入端经过电阻和电容同时供给微分电路初始调整运算放大器和微分电路续继调整运算放大器，然后通过可调电阻及定阻电阻供给微分电路输出端，向外输出微分电流。