气体减压器自动校准装置软件设计研究

姜立斌

（福建省计量科学研究院 福建省能源计量重点实验室，福建福州，350003）

0 引言

本项目设计了带弹簧管压力表的气体减压器校准装置专用的应用程序，通过将被检减压器和标准气压表的示值提取与传输显示在上位机软件中，并自动生成原始记录。

1 软件界面设计

良好的界面设计可引导用户轻松完成相应的操作，因此设计合理且易操作的界面十分必要。标题栏分为操作、系统设置、数据处理、帮助四个模块。软件主界面如图1所示，分为6个功能模块，分别是校准参数区、被检表和标准器通讯测试区、被检器图片显示设置区、被检表和标准器示值实时显示区、校准点读数（示值误差校准结果显示）区、压力曲线图区。其中校准参数区包括了升/降压状态选择、校准点的选择、轻敲前后状态选择、密封性检查和安全阀检查。

图1 软件主界面

图中标准器示值通过RS232转USB通讯，被检表通过图像识别的方式示值读取。在减压器的校准时，软件的操作流程：

1）打开软件图标，点击“打开相机”，观察图像区中被检器的压力表图像，通过“设置信息”来调整图像的清晰度、亮度、图片大小等信息。

2）点击菜单栏的“系统设置”，选择“串口参数设置”，选择串口号、数据位、波特率、停止位、校验方式，其界面如图2所示。在“系统设置”中选择“采样设置”，选择采样间隔和平均值计算的采样次数，其界面如图3所示。

图2 串口参数设置

图3 采样参数设置

3）点击“保存图片”，并点击被检表“0MPa校准”，识别指针在0MPa的位置，并输入被检表的量程，通过“识别测试”进行被检表示值读取测试。再输入标准表量程，点击“读取测试”，测试标准表的通讯是否正常。

4）点击“系统设置”选择“用户信息设置”，填写被检单位信息、被检仪器信息、标准器信息、校准地点及环境条件，其界面如图4所示。

图4 用户信息参数设置

5）图像调整后，控制压力源，使被检表指针处于0 MPa位置，进行校准前的“0 MPa角”角度校准，依次点击“保存图片”按钮、“0 MPa校准”按钮。

6）选择当前被校压力表量程信息，“25 MPa”或者“2.5 MPa”。

7）内部密封性检查时，通过读取被检表低压表示值，在校准参数区中判定是否“符合要求”。在安全阀检查中，通过观察标准器示值的变化，在校准参数区中判定是否“符合要求”。

8）校准参数设置：①根据需要选择当前校准点为“升压”或者“降压”状态；②设置当前校准点为“___ MPa”；③选择当前校准为“轻敲前”或者“轻敲后”。

11）重复第8和第9步，直至校准结束。

12）点击菜单栏中“数据处理”，选择“数据保存”，可将送检单位信息、被校表信息、标准表信息、校准地点及环境条件、各个校准点升压、降压下的均值、示值误差、回程误差等信息保存到校准报告数据记录页，并以Excel形式导出。

2 气压标准器通讯

本装置所使用的高压和低压的压力标准器均带RS232串口通讯功能，通过RS232转USB通讯线将标准器的数据信号上传到上位机软件中，这两个压力标准器的通讯协议。

1）指令格式

PC机的发送格式A：X：Knnnn：C0：C1：C2：C3：C4+结束符

A 1个字节，为压力标准器的通讯地址X 1个字节，只能为W(写)或R(读)1个字节：M(对测量操作)，F(对文件操作)，O(其他操作)nnnn 2-5字节，为K指令所操作的项目C0：C1：C2：C3：C4 参数结束符 0x0(十六进制)K

仪表的返回格式A：Y：Knnnn：C0：C1：C2：C3：C4+结束符

A 1个字节，为压力标准器的通讯地址Y 1个字节：M(对测量操作)，F(对文件操作)，O(其他操作)nnnn 2-5字节，为K指令所操作的项目C0：C1：C2：C3：C4 通讯正确时为返回的数据，通讯错误时为错误信息码结束符 0x0(十六进制)1个字节，E或F，E代表通讯错误，F代表通讯正确K

2）串口的参数配置

通讯地址 波特率 数据长度 停止位 校验位 流控制1～112 2400 4800 9600 8 2无无

3）数据自动传送的格式

数据总长度为16字节，最后加上1个结束符号0x0；例如 ：*P 0.0364 MPa。

3 原始记录导出

本项目上位机软件根据《JJF 1328－2011带弹簧管压力表的气体减压器校准规范》的校准方法，将记录的数据自动计算密封性、安全阀以及减压器压力表示值误差、回程误差、轻敲误差等结果。此外在标题栏“数据处理”中的数据导出功能可将校准结果生成电子表格Excel的原始记录，其记录格式如图5所示。

图5 导出记录格式

4 结束语

通过软件设计,可实现以下功能：（1）可以实现由摄像头图像采集到图像自动识别被检表指针示值，并自动修约显示在上位机软件中。（2）可依据《JJF1328－2011带弹簧管压力表的气体减压器校准规范》自动计算校准结果并导出校准记录，提高检测效率。