关于空气压缩机性能参数检测仪的探讨

摘 要：本文介绍了空气压缩机性能参数检测仪的工作原理以及关于它的基本知识，以及它的抗干扰性能。检测仪如何保证压缩机主要性能数据的一致性和有效性作了简单的概述。

关键词：空气压缩机；参数；检测仪

中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0178-02

前 言

随着一系列技术的发展，也同时推动了压缩机性能参数检测技术，从而压缩机性能参数检测技术的检测越来越精确。随着高精度流量和压力传感器的出现，可编程控制器、单片机和微型计算机的广泛应用，为研制一种准确、智能化的空压机性能测试仪提供了可能性。

1 系统结构

工作过程如下：每个检测点采样传感器，实现对空气压缩机的实时工作参数，如流量、压力、温度信号、疏散系统转换放大和整流滤波援助转换电路后，进行转换后的计算。工作人员可以从显示板上观察到的参数，通过通讯电路，测得的数据发送给上位机进行数据处理，最后进行综合展示，并得出各参数的曲线，来分析和判断空气压缩机的工作状态是在正常范围内，性能参数是必需的。

1.1 系统硬件设计方案

硬件系统一般分成两个电路板和一个模块（主板、信号板和电源模块，如图1所示）。主板是仪器的核心，主板主要是微控制器的CPU（msp430fi69微控制器）系统模块，和ALD转换电路、显示电路、通讯电路、键盘接口；信号接入板是主板的一个关键仪器、信号处理电路、整流滤波电路等。电源模块一般分成两部分，第一部分交流电220V接入。转换后，提供五个模拟电源24V，+I2V、+5V、+3.3V、+2.5V分别和其他路由开关电源运算放大器提供5V3.3V数字电源，器件和单片机。板与板之间连接有扁平电缆，传感器连接到屏蔽线（见图2）。

1.2 系统软件设计方案

在完成硬件电路设计后，系统可以根据软件实现相应的功能。硬件的合理设计，系统可以正常地工作。它离不开完美的软件设计。该软件的系统是在嵌入式实时操作系统的基础上设计，结合0430语言来完成整个系统的控制和运行。有几个重要方面：

（1）嵌入式操作系统，移植在msp430fi69微控制器。

（2）编写AD采样的程序，可以使传感器数据采集功能得到实现。

（3）编写串口通信程序，可以使探测器与上位机之间进行通信。

（4）编写其它程序，实现检测器的实时显示和功能设置功能。

2 抗干扰技术和实验调试

2.1 硬件抗干扰

硬件抗干扰是系统抗干扰的主要方面，在进行系统设计的过程时经常要思考的问题之一。一个合理的硬件電路设计，可以减弱大部分的干扰。系统设计过程中采取了以下抗干扰措施。

（1）接地技术。检测干扰装置与其它设备的干扰与系统的接地方式密切相关。接地能很好地防止外界干扰的入侵，提高系统的抗干扰能力。系统屏蔽和接地，防止电磁干扰，保证人体安全。系统屏蔽线的一端接地，可以避免静电的干扰。接地导线尽量加厚，以降低接地电阻。接地电极远离强电源接地电极。

（2）隔离技术。信号隔离是将干扰源从工作系统中隔离出来，让检测装置只保持和现场的信号连接，而不直接与电气系统连接。其实质是切断引入的干扰信道，达到隔离的目的。在制作电路板时，模拟电路从数字电路中分离出来，分别由两个独立电源驱动，以提高抗干扰能力。

（3）去祸电路。在数字电路信号电平转换过程中，通常产生较大的冲击电流，形成干扰。一方面，去耦电容器在关闭门时提供并吸收集成电路的充放电能量。第二方面，通过旁路来降低设备的高频噪声。连接到电源输入端的电解电容器。每个集成电路芯片中的一个应该放在电源和地之间，电容器引线尽可能短。

（4）时钟振荡器。时钟信号在整个系统中作为最敏感的信号之一，它极易受到干扰，影响单片机的工作，往往使系统发生错误。为了避免时钟信号的干扰，采取措施：晶振与单片机之间的连接尽可能地短和粗：接地电路用于环绕振荡电路，晶体外壳接地。

（5）其他措施。

①CMOS芯片的输入阻抗非常高，容易被感应。

②选择正成分。使用前要进行必要的筛选。

③当开关工作时，产生振荡波，我们使用RC电路进行滤波和吸收。

④线路板的输入端采用暂态电压抑制二极管，并吸收了浪涌电流。

⑤在开关电源和压敏电阻输入端，交流电网浪涌过电压被吸收。

2.2 软件抗干扰

系统的干扰总是随机的。硬件抗干扰措施只能抑制某些频段的干扰，以及一些干扰进入系统。如果用硬件来解决抗干扰问题，就会有太多的硬件电路。它不仅增加了成本，而且产生了新的抗干扰问题，并不能保证系统完全不受干扰。因此，硬件不能完全解决系统的抗干扰问题。设计软件抗干扰是必要的。该系统可以尽可能地提高软件的可靠性，并使用以下软件来抵御成千上万人的干扰。

（1）数字滤波；

（2）参数冗余检错；

（3）开关量输入软件抗干扰措施。

3 硬件总体结构设计原则

作为一个具有复杂元件和独立工作条件的多功能单片机系统，在确定功能需求时，系统的硬件电路设计是最重要的考虑因素。

单片机应用系统的硬件电路的设计主要由两部分组成：①系统的扩展，即单个功能单元的扩展。如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统的容量不能满足应用系统的要求，必须进行电影中的扩展，选择合适的芯片。相应电路的设计。②系统配置，根据系统的功能要求，如键盘、显示器、打印机、静电除尘器、D/A转换器等，并设计相应的接口电路。

遵循以下规则：

（1）根据单片机的常规使用，尽可能地选择典型电路。

（2）系统的扩展和外围设备的水平应充分满足应用系统的功能要求，并具有适当的二次开发空间。

（3）硬件结构和软件结合。硬件结构和软件计划相互作用。我们必须注意到，软件实现的功能比硬件直接实现的要长，占用CPU时间（如延迟程序）。

（4）整个系统的性能将尽可能地匹配性能，如高振荡器频率选择和有限的存储器存取时间。我们应该选择允许高速芯片访问。CMOS芯片微控制器芯片低功耗系统，所有系统都应选择低功耗产品。

4 检测仪的主要工作

全面检查探测器与各传感器、电源连接、上位机通信连接，并将各传感器连接到空气压缩。确认后，将开始调试。现场调试的主要工作是：

4.1 各个传感器以及变送器的标定

需要对传感器的初始应用进行校准，以适应传感器的实际工作参数。现场采集后，需要对软件进行零点校正，以提高其输出精度，满足工作要求。

4.2 空载运行检测

当传感器连接到空气压缩机时，它将首先在没有负荷的情况下运行，看是否有连接松动和阀门松动的现象。每个传感器有信号输出。

4.3 加载整体调试

调整阀门，控制空压机的输出，增加气室压力，观察流量和压力的变化，是否达到预期效果。每个性能参数的具体值与标准值之间存在许多错误。

4.4 检测精度的检验

在现场调试过程中，还利用其他检测仪器对仪器的整体检测效果进行检测。

5 软件设计概述

软件和硬件的结合就像一个人，如果身体是硬件，软件相当于人类大脑，空的身体，没有思想的知识或者生病，工作能力非常有限，写一个正确和完善程序，使用合理的算法是非常重要的。除了硬件的合理设计外，它还依赖于具有完善功能和先进算法的软件设计。程序的过程需要不断的修改和调试。因此，一个完美的、合理的、可读的编程风格可以帮助缩短开发周期并提高维护。

作为一个程序设计者，有必要对软件的特性有深刻的理解。①该程序用于在系统软件和单片机系统是分不开的，硬件和软件要在一块考虑；②硬件电路的设计不是通用的，必须根据具体的硬件和软件设计，硬件设计的优劣直接影响到软件设计的难度和质量。软件设计水平直接影响到硬件的功能，同时，很多时候软件可以代替硬件。原则上，只要软件能够做到这一点，它就不使用硬件。硬件的增加不仅增加了成本，而且增加了系统失败的机会。单片机的内存不如PC机大。它可以让程序员发挥自己的能力。单片机的内存很小，每个字节，甚至每个字节都必须合理安排。这样，算法的实现就需要一个更紧凑、更精细的程序。

6 结束语

压缩机是用来压缩气体提高气体压力或气机，国民经济和人们的生活是非常广泛，与生产技术的不断发展，压缩机的类型和结构也在不断增加，石油、化工、采矿、冶金、机械、主要设备、制冷和不可或缺的国防工业，其可靠性和经济直接影响工业生产，所以越来越多的受到关注压缩机测试。压缩机性能试验是测试压缩机经济性和可靠性的主要方法。其主要性能参数有流量、溫度、压力、电机功率、轴转速等。

参考文献

[1]汪 莉.螺杆压缩机性能测试和计算的微机控制系统.仪表技术，2016（6）：24～26.

[2]曹 峰，邢子文，束鹏程.压缩机性能测试及控制系统.流体机械，2017，26（4）：28～50.

[3]屈宗长，崔天生.压缩机测试技术（第一版）.北京：兵器工业出版社，2009.

收稿日期：2018-3-15

作者简介：廖 永（1982-），男，本科，主要从事产品进货、过程、出厂检验方面的工作。

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