[发明专利]一种压力调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，具体涉及一种采用双闭环PI控制方法，控制常规的粗压调节机构与高热膨胀系数材料的耐压容器的腔体体积变化，使二者协同工作，实现了压力的精密调节。

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，见图1C。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

本发明的技术解决的问题是：克服现有技术的不足，提供了一种利用高热膨胀系数材料(铝、铜、铁等)的耐压容器的形变进行压力精密调节的控制系统，配合常规的粗压调节机构(液压油缸或者气动电磁阀)，采用双闭环PI控制方法，降低了对常规调节机构的性能要求，简化了系统结构，降低了系统的元器件成本和一致性影响，并在一定程度上提高了造压精度。

为实现上述目的，本发明实施例一方面提供了一种压力调节装置，所述装置包括：

执行机构(1)，其包括感温腔(3)、温控装置(4)、粗压调节机构(5)、造压腔(10)，所述造压腔(10)和所述感温腔(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(6)、触摸屏(7)、模拟数字转换器(8)、压力传感器(9)，所述压力传感器(9)感知所述造压腔(10)内的压力，输出电信号，经模拟数字转换器(8)采集所述电信号后，由所述处理器(6)解算，得到实时的压力值，所述处理器(6)通过比较用户通过所述触摸屏(7)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(10)内的压力。

依照本发明较佳实施例所述的压力调节装置，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(6)启动内环，控制所述粗压调节机构(5)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(6)启动外环，控制所述温控装置(4)，改变所述感温腔(3)的温度，以改变所述感温腔(3)的腔体体积。

依照本发明较佳实施例所述的压力调节装置，所述的感温腔为铝制、铜质或铁质的高热膨胀系数的耐压容器。

依照本发明较佳实施例所述的压力调节装置，所温控装置由功率电阻、Pt热电偶、散热片和电源构成。

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(9)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。依照本发明较佳实施例所述的压力调节装置，所述模拟数字转换器(8)为∑-Δ型模拟数字转换器。

由于采用了以上的技术特征，使得本发明与现有技术相比的优点在于：