金属膨胀式真空自动校准系统

摘要

真空技术是一门应用广泛的基础学科，尤其在电力领域，真空技术的应用覆盖了从发电、输变电、到用电设备加工制造等各个方面。在某些应用领域，真空测量的准确度关系到真空产品的质量及运行性能，从而对真空校准的范围及精度提出了更高的要求。 目前真空校准领域的现状是自动化程度不高，国内还未出现真空自动校准系统，国际上也很少。随着计算机技术的发展及各种电动控制工具的出现实现真空校准的自动化不仅可行而且非常必要了。 本文结合上海计量测试技术研究院的“低真空校准装置的改造”项目，开发了一套金属膨胀式真空自动校准系统。膨胀法校准具有制作简单、操作方便、校准效率高的特点，并且在低真空领域具有较高的校准精度。 本文设计了多级膨胀结构以拓宽膨胀法在高真空区的校准范围，介绍了前级压力和气室体积的测量方法，讨论了影响校准精度的温度变化、气体吸附等干扰效应，并提出了解决方案。系统采用了电气动阀门及带计算机通讯接口的测量仪表使得自动控制成为可能。采用工控机、PLC(可编程控制器)上下位机的控制方式实现了系统自动抽真空、膨胀校准、数据采集与处理、检测报告编辑等功能。

目录

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第一章 绪论

1.1课题来源

1.2真空校准介绍

1.3真空校准的现状和发展动向

1.4本文的研究内容

第二章 静态膨胀法的理论基础

2.1静态膨胀法工作原理

2.2气体特性

2.2.1吸附效应

2.2.2温度效应

2.3静态膨胀法真空校准的分析

2.3.1误差来源

2.3.2结构改进

第三章 膨胀校准本体设计

3.1金属膨胀式校准的发展

3.2本体结构设计

3.2.1前级标准压力计

3.2.2校准室

3.2.3膨胀阀

3.2.4抽气机组

3.2.5监测仪表

3.3膨胀过程及算法研究

3.3.1 Vo上直接比对

3.3.2一级膨胀

3.3.3二级膨胀

3.4性能测试与不确定度分析

3.4.1装置的动态极限真空度

3.4.2静态升压率

3.4.3膨胀比及各气室体积

3.4.4校准范围

3.4.5不确定度分析

3.4.6装置的稳定性

第四章 监控系统设计

4.1膨胀校准监控系统的设计思路

4.1.1监控系统功能及要求

4.1.2监控系统的实现方案

4.2膨胀校准监控系统的硬件设计

4.3 PLC技术说明及设计方案

4.3.1 CPMlA的功能与特点

4.3.2 PLC继电器地址分配

4.3.3上位链接通信

4.4 PLC程序设计

4.4.1开关及计算机控制

4.4.2安全控制

第五章 上位机监控程序设计

5.1功能及要求

5.2监控流程

5.3设备控制查询内容及通信协议

5.3.1 DL_9、ZFH复合真空计

5.3.2离子泵

5.3.3 DH真空计

5.3.4 MKS真空计

5.3.5温度巡检计

5.4软件设计

5.4.1在线监控模块

5.4.2检测报告模块

第六章 运行测试与发展

6.1运行测试

6.2发展

第七章 总结

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文