氣體減壓器自動校準裝置軟件設計研究

姜立斌

（福建省計量科學研究院 福建省能源計量重點實驗室，福建福州，350003）

0 引言

本項目設計了帶彈簧管壓力表的氣體減壓器校準裝置專用的應用程序，通過將被檢減壓器和標準氣壓表的示值提取與傳輸顯示在上位機軟件中，并自動生成原始記錄。

1 軟件界面設計

良好的界面設計可引導用戶輕松完成相應的操作，因此設計合理且易操作的界面十分必要。標題欄分為操作、系統設置、數據處理、幫助四個模塊。軟件主界面如圖1所示，分為6個功能模塊，分別是校準參數區、被檢表和標準器通訊測試區、被檢器圖片顯示設置區、被檢表和標準器示值實時顯示區、校準點讀數（示值誤差校準結果顯示）區、壓力曲線圖區。其中校準參數區包括了升/降壓狀態選擇、校準點的選擇、輕敲前后狀態選擇、密封性檢查和安全閥檢查。

圖1 軟件主界面

圖中標準器示值通過RS232轉USB通訊，被檢表通過圖像識別的方式示值讀取。在減壓器的校準時，軟件的操作流程：

1）打開軟件圖標，點擊“打開相機”，觀察圖像區中被檢器的壓力表圖像，通過“設置信息”來調整圖像的清晰度、亮度、圖片大小等信息。

2）點擊菜單欄的“系統設置”，選擇“串口參數設置”，選擇串口號、數據位、波特率、停止位、校驗方式，其界面如圖2所示。在“系統設置”中選擇“采樣設置”，選擇采樣間隔和平均值計算的采樣次數，其界面如圖3所示。

圖2 串口參數設置

圖3 采樣參數設置

3）點擊“保存圖片”，并點擊被檢表“0MPa校準”，識別指針在0MPa的位置，并輸入被檢表的量程，通過“識別測試”進行被檢表示值讀取測試。再輸入標準表量程，點擊“讀取測試”，測試標準表的通訊是否正常。

4）點擊“系統設置”選擇“用戶信息設置”，填寫被檢單位信息、被檢儀器信息、標準器信息、校準地點及環境條件，其界面如圖4所示。

圖4 用戶信息參數設置

5）圖像調整后，控制壓力源，使被檢表指針處于0 MPa位置，進行校準前的“0 MPa角”角度校準，依次點擊“保存圖片”按鈕、“0 MPa校準”按鈕。

6）選擇當前被校壓力表量程信息，“25 MPa”或者“2.5 MPa”。

7）內部密封性檢查時，通過讀取被檢表低壓表示值，在校準參數區中判定是否“符合要求”。在安全閥檢查中，通過觀察標準器示值的變化，在校準參數區中判定是否“符合要求”。

8）校準參數設置：①根據需要選擇當前校準點為“升壓”或者“降壓”狀態；②設置當前校準點為“___ MPa”；③選擇當前校準為“輕敲前”或者“輕敲后”。

11）重復第8和第9步，直至校準結束。

12）點擊菜單欄中“數據處理”，選擇“數據保存”，可將送檢單位信息、被校表信息、標準表信息、校準地點及環境條件、各個校準點升壓、降壓下的均值、示值誤差、回程誤差等信息保存到校準報告數據記錄頁，并以Excel形式導出。

2 氣壓標準器通訊

本裝置所使用的高壓和低壓的壓力標準器均帶RS232串口通訊功能，通過RS232轉USB通訊線將標準器的數據信號上傳到上位機軟件中，這兩個壓力標準器的通訊協議。

1）指令格式

PC機的發送格式A：X：Knnnn：C0：C1：C2：C3：C4+結束符

A 1個字節，為壓力標準器的通訊地址X 1個字節，只能為W(寫)或R(讀)1個字節：M(對測量操作)，F(對文件操作)，O(其他操作)nnnn 2-5字節，為K指令所操作的項目C0：C1：C2：C3：C4 參數結束符 0x0(十六進制)K

儀表的返回格式A：Y：Knnnn：C0：C1：C2：C3：C4+結束符

A 1個字節，為壓力標準器的通訊地址Y 1個字節：M(對測量操作)，F(對文件操作)，O(其他操作)nnnn 2-5字節，為K指令所操作的項目C0：C1：C2：C3：C4 通訊正確時為返回的數據，通訊錯誤時為錯誤信息碼結束符 0x0(十六進制)1個字節，E或F，E代表通訊錯誤，F代表通訊正確K

2）串口的參數配置

通訊地址 波特率 數據長度 停止位 校驗位 流控制1～112 2400 4800 9600 8 2無無

3）數據自動傳送的格式

數據總長度為16字節，最后加上1個結束符號0x0；例如 ：*P 0.0364 MPa。

3 原始記錄導出

本項目上位機軟件根據《JJF 1328－2011帶彈簧管壓力表的氣體減壓器校準規范》的校準方法，將記錄的數據自動計算密封性、安全閥以及減壓器壓力表示值誤差、回程誤差、輕敲誤差等結果。此外在標題欄“數據處理”中的數據導出功能可將校準結果生成電子表格Excel的原始記錄，其記錄格式如圖5所示。

圖5 導出記錄格式

4 結束語

通過軟件設計,可實現以下功能：（1）可以實現由攝像頭圖像采集到圖像自動識別被檢表指針示值，并自動修約顯示在上位機軟件中。（2）可依據《JJF1328－2011帶彈簧管壓力表的氣體減壓器校準規范》自動計算校準結果并導出校準記錄，提高檢測效率。