透气阀性能检测仪 技术方案

透气阀性能检测仪

技术方案

1. 项目概述

本方案旨在设计并开发一套高性能、自动化的透气阀性能检测系统。该系统核心功能是实现对1至4个透气阀样品进行同步或独立的性能检测，自动**测量其开启压力和关闭压力，并以实时曲线和数据列表的形式直观显示检测过程和结果。该系统将大大提高检测效率、精度和数据的可追溯性，适用于生产线上质量控制、实验室研发验证等多种场景。

2. 系统主要功能与性能指标

• 检测通道： 1-4通道独立控制，可同时或任意选择单个/多个通道进行测试。
• 测试能力：
  • 自动检测并记录开启压力（正压）
  • 自动检测并记录关闭压力（正压）
  • 可自定义压力升压速率（如5-500 Pa/s），以适应不同标准的测试要求。
• 压力控制与测量：
  • 压力范围：0 ~ +10mBar（可根据客户具体需求调整量程，如0-20mBar或更宽）。
  • 压力精度： ±0.5% FS（满量程）或更高。
  • 分辨率： 0.1 Pa。
• 数据显示与输出：
  • 实时曲线： 每个通道独立显示“压力-时间”曲线，并清晰标记出开启点和关闭点。
  • 数据面板： 实时显示各通道的当前压力、设定目标、测试状态（进行中/完成/通过/失败）。
  • 结果报告： 测试完成后，自动生成结果摘要（包括样品ID、开启压力、关闭压力、测试时间、结论等）
• 用户操作：
  • 可预设测试参数（如压力上限、速率、判据等）。
  • 具备急停按钮和超压自动保护功能，保障设备和操作人员**。
  • 可选条码枪扫码输入样品ID功能，便于数据管理。

3. 系统组成与工作原理

3.1 系统硬件组成

1. 气路系统：
   • 气源： 洁净、干燥的压缩空气或氮气气源，经过减压阀和过滤器处理。
   • 精密调压模块： 核心压力控制单元，采用高精度电-气比例阀或伺服电机驱动的精密减压阀，用于**控制输出压力的变化速率和大小。
   • 压力传感器： 每个测试通道配备一个高精度、高响应速度的微压差传感器，用于实时采集被测透气阀两端的压力值。
   • 多路气路切换模块： 由电磁阀阵列组成，用于实现气源与1-4个测试通道的自动连通和切断，实现通道的独立选择与控制。
   • 工装夹具： 为不同型号的透气阀设计快速密封接头或夹具，确保测试过程中的可靠密封。
2. 电气控制系统：
   • 工业计算机（IPC）或高性能嵌入式控制器： 系统大脑，运行控制软件和数据处理算法。
   • 数据采集卡（DAQ）： 负责高速、高精度地采集来自各通道压力传感器的模拟信号。
   • I/O控制卡： 输出控制信号驱动比例阀/伺服电机和电磁阀，并接收急停等开关信号。
   • 触摸显示屏： 提供人机交互界面（HMI）。
3. 机箱与结构：
   • 采用坚固的钣金机箱，集成所有组件。
   • 前面板布局：触摸屏、急停按钮、通道选择按钮、气路接口、工位指示灯等。
   • 后面板布局：总气源接口、电源开关、通信接口（USB， Ethernet）等。

3.2 软件系统

• 开发环境： 采用**语言（如C#， LabVIEW， Python等）开发上位机软件。
• 软件架构： 模块化设计，包括参数设置模块、实时控制模块、数据采集模块、曲线显示模块、数据分析模块和报告生成模块。
• 算法核心： 开启/关闭压力判断算法。
  * 开启压力： 系统以设定速率平稳加压。当检测到压力曲线出现**个明显的拐点（压力增长率突然降低，意味着气体开始突破阀片）时，记录该点压力值为开启压力。
  * 关闭压力： 达到预设峰值后，系统以设定速率平稳减压。当检测到压力曲线出现另一个拐点（压力下降率突然减缓，意味着阀片回座密封）时，记录该点压力值为关闭压力。
  * 算法需具备抗干扰能力，能过滤掉微小波动，准确识别真实拐点。

3.3 工作原理流程图

流程图关键步骤说明：

1. 起始与初始化：系统上电或开始新测试时，进行硬件自检和参数初始化，确保传感器、阀件处于就绪状态。
2. 通道与模式选择：用户可通过软件界面灵活选择对1个、多个或全部（*多4个）通道进行测试，并可选择同步启动或独立启动。
3. 核心测试循环（并行处理）：这是系统的技术核心，每个选定通道都会独立且同步地执行以下过程：
   • 精密加压：由电-气比例阀**控制，按照用户预设的速率（如 Pa/s）平稳增加工装内的气压。
   • 高频采集：高精度压力传感器以毫秒级间隔持续采集压力数据。
   • 实时拐点判断（开启压力）：软件算法实时分析压力-时间曲线，当检测到曲线斜率发生突变（拐点），即压力从快速上升变为缓慢上升（气体开始突破阀片）时，瞬间记录当前压力值为开启压力。
   • 减压与二次判断（关闭压力）：达到压力上限后，比例阀反向工作，控制压力匀速下降。算法再次捕捉减压曲线上的拐点（压力从快速下降变为缓慢下降，阀片回座密封），记录该点为关闭压力。
4. 结果处理与显示：所有通道测试完毕后，系统自动生成统一的测试报告，并将每个通道的“压力-时间”曲线与关键点清晰标注在同一图表中，便于对比分析。所有数据自动保存至数据库。

4. 人机交互界面（HMI）设计概念

界面将分为四个主要区域：

1. 系统状态区： 显示设备状态、通信状态、当前用户等。
2. 通道控制区： 1-4通道的独立启停按钮、参数快速设置框。
3. 实时曲线显示区： 采用多Y轴图表，可同时显示4个通道的压力-时间曲线，并用不同颜色和图例清晰标注每条曲线及其对应的开启/关闭压力点。
4. 数据与报告区：
   • 实时数据表： 以表格形式动态更新各通道的实时压力值和*终结果。
   • 报告生成栏： 提供“生成报告”、“导出数据”、“历史查询”等按钮。

5.     实施计划与交付物

价格影响因素：

1. • 核心部件品牌与精度：采用进口高精度压力传感器（如德国品牌）和精密调压阀（如意大利、日本品牌）的配置价格会更高，测量误差≤±2%或更高精度（如0.1%F.S.）也会影响价格。
   • 工装夹具复杂度：工装需要适应不同型号阀口的快速密封更换1。定制化、多尺寸的工装套件（例如提供5种常用尺寸气嘴）会增加成本。
   • 软件功能：具备数据追溯、联网（MES）、条码扫描、自定义报告等**功能的软件系统会增加开发成本和价格。
   • 气路方案：全自动电控调压相比手动/机械调压方案成本更高。
2. “面议”与浮动：精密检测设备的价格常需“面议”，因具体配置（如传感器量程、工装材质、软件模块）差异较大。表中所列为常见配置的预估范围，实际成交价以合同协议为准。
3. 可选配置与增值服务：
   • 进口配件升级：如流量计、压力表等关键部件从国产品牌升级为进口品牌（如德国），预计整机价格会有明显上浮。
   • 计量与认证：提供第三方计量检定证书或符合GMP、药典等特殊行业规范的需求，可能产生额外费用。
   • 培训与安装：以上报价包含运费、及税费，单不包含安装调试及操作培训费用，需提前确认。

1. **阶段：需求细化与设计
   • *终确认技术规格和接口要求。
2. **阶段：硬件采购与集成
   • 采购传感器、比例阀等核心部件，并进行机械集成与气路连接。
3. 第三阶段：软件开发与调试
   • 完成控制逻辑、数据采集、曲线显示和核心算法的编码与单元测试。
4. 第四阶段：系统联调与验证
   • 进行整机测试，使用标准压力计进行校准，并使用已知性能的样品进行重复性、准确性验证。
5. 第五阶段：验收与交付
   • 操作培训，文档交付，项目验收。

交付物：

• 透气阀性能检测仪整机一台
• 用户手册、校准报告等技术文档
• 必要备品备件（密封圈、过滤器等）
• 注：未完备内容，以双方*终签订合同为准。