一种安全阀校验设备压力自动标定系统

技术领域

本发明涉及压力检测技术领域，尤其是涉及一种安全阀校验设备压力自动标定系统。

背景技术

安全阀是一种特种设备，需要每隔一年就进行压力整定，即到国家认可的机构进行压力起跳测试，当安全阀内部的压力达到设定的压力值后，安全阀开启，压力值下降。当安全阀连续三次正确开启，起跳压力满足整定压力的误差范围内，则确认该整定压力有效，否则应该继续调教安全阀，重复上述实验直到达到要求为准。

安全阀整定过程中，压力数据的准确性是最为重要的参数，只有准确的压力才能正确评判安全阀起跳压力。当前的安全阀校验装置中压力的获取一般有两种方法：人工肉眼判断精密压力表和用压力传感器获取压力。不管用什么方法，由于气源-管道-压力表(或传感器)，都会形成一个复杂的非线性系统。这种特性会造成压力在获取时存在确定系统误差、不确定系统误差和随机误差，因此获取的数据是不精确的。这些误差表现在：

1.系统误差

因为校验台这些的非线性系统，造成了最终压力数值上有确定系统误差，这个误差在不同的压力刻度点上是不同，如在零压力点和10MPa压力点。确定系统误差和整个系统有关系。系统误差表现为确定系统误差和不确定系统误差。

2.随机误差

在整定过程中，由于各种机械和电气方面的因素，传感器采集值出现随机误差；或者在读取仪表数据中，由于操作人员的因素，造成了各种随机误差。

在上述误差中，最为重要的是确定系统误差，该误差是造成压力测定数据的不精确的主要来源。因此，对于安全阀校验设备来讲，需要在工作前进行有效标定。

目前与安全阀校验台压力标定方法或模块相关的文献几乎没有。在公开发表的论文和专利中，只有论述单个传感器标定的方法,或校验台的结构设计，而没有基于安全阀校验台整体的压力标定方法或模块。

本发明针对上述情况，设计了一种安全阀校验设备自动标定模块，该模块又硬件和软件构成，可以自动完成校验台在不同压力刻度的标定，活得校验台系统的确定系统误差，从而大大提高校验压力的精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，现有技术安全阀整定过程中压力在获取时存在确定系统误差、不确定系统误差和随机误差，因此获取的数据是不精确。

本发明提供一种安全阀校验设备压力自动标定系统，包括,摄像头，压力表，第一进气阀，第二进气阀，电磁阀，排气阀，压力采集卡，计算装置；

所述摄像头用于拍摄压力表数值；

所述压力表和第一进气阀第一端分别与实验介质存储装置连接；

第一进气阀第二端分别与第二进气阀第二端，压力传感器，电磁阀第一端连接；

第二进气阀第一端与安全阀连接；

电磁阀第二端与排气阀第一端连接；

排气阀第二端与排气系统连接；

压力采集卡分别与压力传感器和电磁阀电连接；

计算装置分别与摄像头和压力采集卡电连接；

计算装置运行标定软件。

进一步的，所述自动标定系统通过以下步骤实现自动标定：

S1)初始化处理；

S2)完成初始化后，打开气源，采集卡缓慢调整电磁阀的开度，管道缓慢升压不超过0.01MPa/s，根据采集卡采集的数据，若连续1024个测试到的数据的平均值和第一个需要标定的压力刻度值之间差异在5％之内，电磁阀停止，系统保持压力；

S3)触发摄像头采集精密仪表的图像，在得到压力表值的同时，测量并处理由压力传感器得到的测量值；

S4)对第一个名义压力整定点标定结果为：Δ

S5)计算装置通过标定软件调整电磁阀的开度，达到第二个名义整定点，重复S3到S4步骤，得到第二个名义压力整定点标定结果Δ

S6)完成标定。

进一步的，所述步骤S3包括，触发摄像头采集精密仪表的图像，根据情况，每隔一个t，t的范围为0.5秒和1秒之间，进行触发采集，连续采集20张。

对每张图片，根据前面预处理部分的算法，得到圆心位置C(x

，则认定当前测到的仪表的真实值有效可靠，得到压力真实值P

在得到压力表值的同时，测量并处理由压力传感器得到的测量值，

采集的数据要求大于4096个点，划分128个点为一段，这样至少数据有40段每段首先采用中值滤波进行处理，取中间值作为该段压力值，将所有段的压力值进行算术平均，得到当前由传感器计算得到的压力测量值P

则认定已经获得当前的传感器的采集值，得到压力真实值P

本发明的有益效果是，本发明设计了一种安全阀校验设备自动标定模块，该模块又硬件和软件构成，可以自动完成校验台在不同压力刻度的标定，活得校验台系统的确定系统误差，从而大大提高校验压力的精度。

1)模块具有自动工作流程。即为了实现自动标定，去除人工干扰，应该设计科学适当的流程来满足要求。该流程包括了适当的硬件和软件，模块里面硬件工作的顺序等；本发明设计了合理的流程；

2)标定可以精确获得压力的真值和测量值。通常以精密压力表的显示值为真值。但精密压力表存在指针波动的问题，如何通过抖动的指针获得可信的精确值是关键技术之一；本发明通过图像处理算法得到；

3)标定可以精确获得传感器的压力值。本发明通过去除随机误差等方法获得测量数据。

附图说明

图1为本发明系统连接关系图。

图2为本发明智能自动标定方法流程。

图中1为摄像头，2为精密压力表，3为第一进气阀，4为第二进气阀，5为电磁阀，6为排气阀。

具体实施方式

如图1所示本发明提供一种安全阀校验设备压力自动标定系统，包括,摄像头，压力表，第一进气阀，第二进气阀，电磁阀，排气阀，压力采集卡，计算装置；

所述摄像头用于拍摄压力表数值；

所述压力表和第一进气阀第一端分别与实验介质存储装置连接；

第一进气阀第二端分别与第二进气阀第二端，压力传感器，电磁阀第一端连接；

第二进气阀第一端与安全阀连接；

电磁阀第二端与排气阀第一端连接；

排气阀第二端与排气系统连接；

压力采集卡分别与压力传感器和电磁阀电连接；

计算装置分别与摄像头和压力采集卡电连接；

计算装置运行标定软件。

如图2所示本发明的智能自动标定过程如下

S1)初始化处理

停机状态，电磁阀开，进气阀1关闭，进气阀2关闭，排气阀打开。

初始化处理包括了两个工作，一个是划分需要标定的压力刻度值，一个是进行仪表动态图像处理前的准备工作。

假设校验设备最大的测试压力为P

摄像头图像定标：摄像头的硬件选型和与计算机的连接方式与本发明无关，只需要几个参数，摄像头CCD选用彩色面阵CCD，摄像头固定安装在精密压力表的正前面，标定结束后可以取走摄像头。摄像头成像要清晰稳定，保证充足的光源。校验台不开机时，将压力表的指针旋转中心，用特殊颜色标志一个2mm

软件采集图像一张，通过颜色判定仪表指针的圆心，在图像中找到特殊颜色区域，要求成像的圆心不得小于4*4个像素的范围。在图像中计算得到圆心的几何中心C(x

初始化工作还包括零压力点标定。在关机状态，传感器得到的数据由采集卡采集，计算4096长度的值进行算术平均，得到的P

S2)完成初始化后，打开气源，采集卡缓慢调整电磁阀的开度，管道缓慢升压不超过0.01MPa/s，根据采集卡采集的数据，若连续1024个测试到的数据的平均值和第一个需要标定的压力刻度值P

S 3)触发摄像头采集精密仪表的图像。根据情况，每隔一个t(0.5s～1s)进行触发采集，连续采集20张。

由于压力有波动，20张里面的指针位置有所不同；同时由于校验台的振动，每次仪表在图像里面的位置也有所不同。但指针的和指针回转中心的相对位置不变。

对每张图片，根据前面预处理部分的算法，得到圆心位置C(x

则认定当前测到的仪表的真实值有效可靠，得到压力真实值P

S3)在得到压力表值的同时，测量并处理由压力传感器得到的测量值。

采集的数据要求大于4096个点。由于压力波动和脉冲的影响，划分128个点为一段，这样至少数据有40段。每段首先采用中值滤波进行处理，取中间值作为该段压力值。将所有段的压力值进行算术平均，得到当前由传感器计算得到的压力测量值P

则认定已经获得当前的传感器的采集值，得到压力真实值P

S4)对第一个名义压力刻度点标定结果为：Δ

S5)软件调整电磁阀的开度，达到第二个名义整定点，重复S3到S4步骤，得到Δ

S6)完成标定。完成标定后可以撤除摄像头，电磁阀全开，不影响校验设备的正常整定工作。在实际的试验数据中，对每个传感器得到的压力值P，采用线性插值法对其进行误差修订，即

s表示名义整定点的序号。

本发明的有益效果是，本发明设计了一种安全阀校验设备自动标定模块，该模块又硬件和软件构成，可以自动完成校验台在不同压力刻度的标定，活得校验台系统的确定系统误差，从而大大提高校验压力的精度。

1)模块具有自动工作流程。即为了实现自动标定，去除人工干扰，应该设计科学适当的流程来满足要求。该流程包括了适当的硬件和软件，模块里面硬件工作的顺序等；本发明设计了合理的流程；

2)标定可以精确获得压力的真值和测量值。通常以精密压力表的显示值为真值。但精密压力表存在指针波动的问题，如何通过抖动的指针获得可信的精确值是关键技术之一；本发明通过图像处理算法得到；

3)标定可以精确获得传感器的压力值。本发明通过去除随机误差等方法获得测量数据。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。