本发明涉及压力计量领域，具体涉及一种基于图形化的活塞式压力计辅助检定系统。
背景技术：
在用活塞式压力计检定时，活塞头位置测量、活塞头运动趋势、下降速度和延续时间的测量在检定过程中有着重要的意义，其检测方法直接影响着检定数据的准确性以及检定效率。
我国目前活塞式压力计在进行活塞有效面积检定时，活塞头位置和运动趋势的测量主要使用灯光投影法位置指示，对于活塞下降速度的检定主要依靠百分表以及秒表测量。
传统的方法在进行活塞有效面积检定时，为了监测和观察活塞平衡，使用灯光投影法，也就是将活塞通过灯光投影到毛玻璃上，通过两侧毛玻璃上的位置观察活塞的运动趋势从而判断其平衡状态。在进行活塞下降速度的检定时，是通过百分表(或千分表)和秒表配合进行测量，使表的触头垂直于专用砝码，然后使活塞顺时针方向自由转动，保持3min后，再观察百分表(或千分表)指针移动距离，同时用秒表测量时间。
灯光投影法指示缺点较多，主要是投影头边界不太清晰，运动趋势不直观；测量活塞头下降速度时，由于百分表测量为接触式测量加之测量时活塞处于旋转状态，示值波动大精度不高，而且测量主要依靠操作人员观察，主观影响较大而且效率低下。
现有中国专利文件201310456259.2公布了一种自由活塞内燃发电机的活塞位置检测处理方法，其主要是采用静态磁头测定动子运动过程中磁通变化，间接获得活塞位移。与本发明技术方案不同。
技术实现要素：
本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于图形化的活塞辅助检定系统，使用激光位移传感器进行活塞位置检测，将活塞的实时位置以数字化的形式在工控机上进行显示，并且通过软件以图形化的形式加以呈现，具有精度高，复现性强，效率高，易操作，人性化等特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于图形化的活塞辅助检定系统，包括硬件系统及软件系统，其特征在于，所述硬件系统包括激光位移传感器、多通道数据采集卡及上位机，所述软件系统为计算机高级语言开发的上位机软件，包括串口通讯模块、数据处理模块、曲线图绘制模块、软件设置模块及下降速度检测模块；所述数据采集卡包括微处理器及与之分别电连接的a/d转换电路、信号调理电路、电源电路和串口通信电路；所述多通道数据采集卡及上位机通过串口通讯；所述微处理器为多通道数据采集卡的核心，其通过rs232串口通讯电路电连接上位机，所述微处理器将数据通过数据传输电路传输给上位机，所述a/d转换电路通过多路模拟开关和信号调理电路模块电连接激光位移传感器。
进一步的，所述微处理器为采用24位adc和cortex-m3内核的stm32f103微处理器。
进一步的，所述软件系统采用visualbasic6.0(下称vb)高级语言开发。
进一步的，所述上位机为触屏工控一体计算机。
进一步的，所述激光位移传感器为非接触式测量，其测量分辨力为0.01mm。
作为优选，所述数据采集卡为多通道数据采集卡。
作为优选，所述激光位移传感器为两支，分别用于检测标准活塞头和被检活塞头的位置。
作为优选，所述串口为rs232串口。
本发明的有益效果在于：
在对活塞式压力计进行检定时，传统的活塞位置指示装置使用灯光投影法进行位置检测，精度低，人为主观因素影响较大，而且效率低下。而本发明中使用激光位移传感器进行活塞位置检测，将活塞的实时位置以数字化的形式在上位机上进行显示，并且通过软件以图形化的形式加以呈现，具有精度高，复现性强，效率高，易操作，人性化等特点；在进行活塞下降速度检定时，传统的方法使用百分表(或千分表)配合秒表进行测量，因为要通过人工操作，人为实际操作时误差较大，非常容易出错。本装置通过将活塞头下降时产生的模拟信号经采集卡转换为数字信号，最终通过软件进行显示，并依据《活塞式压力计》国家计量检定规程要求对下降速度进行自动检定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明硬件结构示意图；
图2为本发明软件构成示意图；
图3为本发明方案流程图。
具体实施方式
活塞式压力计国际上也称为“压力天平”，当标准活塞与被检活塞产生的压力相等时，标准活塞与被检活塞处于工作位置且相对平衡，如果任何一端压力发生变化时，则平衡被破坏，压力大的一端下降，另一端则上升。为了判断活塞是否达到平衡，就需要对两个活塞的位置不断的检测，如果发现不平衡时可通过在上升的活塞上加载小砝码使两活塞达到平衡。为了减小活塞润滑截止的摩擦力活塞头在工作时都在转动，因此对于活塞头上下位置检测，只能使用非接触方式测量。活塞形式非常多，有挂篮式、有托盘式，高低不同，因此对活塞头位置检测的传感器测量范围不能太小，在60mm以内为宜。活塞头的上下位置的运动非常微小，人眼不易直接觉察，这也要求传感器要求有较高的测量精度和分辨率。综上所述，用于活塞位置的检测需要具备三个特点：一是非接触，二是量程宽，三是精度高。鉴于以上特点本发明在设计时采用两支激光位移传感器，检测标准活塞头和被检活塞头的位置。
为了满足高精度测量，不但对激光位移传感器的测量精度有要求，而且对传感器输出模拟信号的采集电路部分的精度也要求很高，为了保证数据采集的精度，本发明在数据采集卡设计时计划采用24位adc和cortex-m3内核的stm32f103微处理器。数据采集卡和上位机采用串口通讯。系统的人机交互部分计划采用触控工业一体计算机，因为该计算机集成度高，具有体积小不占空间、触摸屏操作简便、不需外设，运行稳定、可靠性高以及功耗小等优点，非常适合本系统。
上位机软件主要有四方面功能：一是协调硬件工作，二是对采集数据进行处理，三是绘图，四是人机交互。为了实现四个功能，软件设计时根据任务分成五个模块，分别是通讯模块、数据采集与处理模块、曲线图绘制模块、系统设置模块以及下降速度检测模块。
本系统主要分为硬件系统和软件系统两部分。硬件系统主要包括激光位移传感器、多通道数据采集卡(基于stm32f103单片机的分压调理、模数转换以及串口通信电路)以及触屏工控一体计算机(上位机)组成；软件系统主要由一套通过vb6.0高级语言开发的具有数据处理及自动检测功能的软件。通过vb6.0开发上位机软件处理单片机发送回来的数据，将采集的数据转换成长度值，实时显示活塞式压力计活塞运动位置偏离起始位置的距离，并显示出活塞运动的方向，再以图形和曲线的形式将活塞运动的轨迹曲线绘制出来。上位机可通过检测活塞式压力计实时的位置数据通过时间计算出活塞的下降速度，总体设计方案流程图如图3所示。
如图1，硬件系统主要由激光位移传感器、多通道数据采集卡以及上位机组成。多通道数据采集卡主要由stm32f103微处理器、a/d转换电路、信号调理电路、电源电路和串口通信电路组成。stm32f103作为多通道数据采集系统的核心，控制协调具体的数据采集、传输。a/d转换电路可采集激光位移传感器输出的模拟电压信号数据，stm32f103将采集的现场数据简单处理后通过数据传输电路传输到给上位机，数据传输主要通过rs232串口发送给上位机。
如图2，软件系统采用visualbasic6.0(下文简称vb)结构化语言作为开发平台。vb编程语言以basic语言为基础，具有快速应用程序开发(rad)和图形用户界面(gui)系统，vb提供大量的控件和组件可以很快建立一个应用程序。上位机软件主要有串口通讯模块、数据处理模块、曲线图绘制模块、软件设置模块以及下降速度检测模块组成。主要功能是与数据采集卡通过串口通讯，对从采集卡返回的数据进行处理，将数据转换成长度值，在上位机上实时显示活塞式压力计活塞头偏离起始位置的距离和运动趋势，再以图形和曲线的形式将活塞运动的轨迹曲线绘制出来。软件也可通过检测活塞式压力计实时的位置数据通过时间计算出活塞的下降速度。
本发明的关键点和保护点为：
1、本发明可通过图形化实时监测活塞式压力计的运动状态和运动轨迹。
2、具备自动检测活塞式压力计下降速度项目的功能。
3、可用数字化的方式显示测量结果。
4、通过激光非接触法进行测量，同时具有传感器校准的功能。
5、触控输入，人机交互友好。
6、位移测量的分辨力达到0.01mm。
本发明与现有技术相比进步性在于：
在对活塞式压力计进行检定时，传统的活塞位置指示装置使用灯光投影法进行位置检测，精度低，人为主观因素影响较大，而且效率低下。而本发明中使用激光位移传感器进行活塞位置检测，将活塞的实时位置以数字化的形式在上位机上进行显示，并且通过软件以图形化的形式加以呈现，具有精度高，复现性强，效率高，易操作，人性化等特点；在进行活塞下降速度检定时，传统的方法使用百分表(或千分表)配合秒表进行测量，因为要通过人工进行计转动圈数，并且人工按秒表，实际操作时误差较大，非常容易出错。本装置通过将旋转时产生的模拟信号经采集卡转换为数字信号，最终通过软件进行显示，对下降速度进行自动检定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。