本发明专利技术提供的是一种实时负压模拟装置。计算机1内安装PCI-1711板卡2；PCI-1711板卡2通过数据线与绝压传感器Ⅰ8、真空电气比例阀3相连；大气压源5通过气体管路10经过空气过滤器4与真空电气比例阀3的管路接口相连；真空泵6通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过螺纹连接方式与绝压传感器Ⅰ8、绝压传感器Ⅱ9相连。本发明专利技术能够根据设定的负压值快速调节压力容器内的压力，具有精度高、实时性好的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气压环境模拟
，特别涉及ー种实时负压模拟装置。
技术介绍
航空和航天产品的研制过程中，需要建立各类不同规模的环境模拟设备，而压力模拟设备是环境模拟设备的重要组成部分。对于整机压カ模拟设备，产品的研制长、资金花费大，同时收到实验条件制约，压カ參数难以满足试验需求。专利201110042703. 7提出了一种大气压カ环境模拟装置，该装置主要设计ー种光大气传输环境的模拟，适用于进行激光大气传输时进行的物理问题研究。专利200810224273. 9提出了一种腔室压カ控制方法及控制系统，该系统针对等离子体处理设备中的传输腔室设计了技术方案。这两种专利是针对某项具体的介质传输而设计的模拟装置及控制系统，来研究相关性能指标。这两种专利并非应用于半实物仿真中的环境模拟领域，而且也不适合进行气压传感器測量精度的检测。为了满足实验室环境下的负压实验需求，需要建立实时的负压模拟装置。目前，美国、俄罗斯、欧洲空间局等都设有空间压カ模拟设备，中国空间设备研究院也建有大空间模拟设备。由于大空间压カ模拟设备空间大，降压过程对压カ控制系统的排气量及降压速率要求很高，文献《真空实验舱数字式压カ控制系统设计与验证》及专利201010603570.1分别设计了大容量实验舱数字式压カ控制系统及以PLC为控制器的压カ控制系统，这两种系统的结构设计与控制系统设计都比较复杂，主要适用于特定的装置及技术的实验室环境模拟。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够根据设定的负压值快速调节压力容器内的压力，具有精度高、实时性好的实时负压模拟装置。本专利技术的目的是这样实现的实时负压模拟装置，包括计算机1、PC1-1711板卡2、真空电气比例阀3、空气过滤器4、大气压源5、真空泵6、压カ模拟舱7、绝压传感器I 8、绝压传感器II 9和气体管路10，其特征是计算机I内安装PC1-1711板卡2 ；PC1-1711板卡2通过数据线与绝压传感器I 8、真空电气比例阀3相连；大气压源5通过气体管路10经过空气过滤器4与真空电气比例阀3的管路接ロ相连；真空泵6通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接ロ相连；压カ模拟舱7通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接ロ相连；压力模拟舱7通过螺纹连接方式与绝压传感器I 8、绝压传感器II 9相连。所述的实时负压模拟装置的控制方法，包括以下步骤步骤ー在计算机上安装PC1-1711板卡2的驱动程序，测试A/D输入通道和D/A输出通道是否正常；将真空电气比例阀3、绝压传感器I 8、绝压传感器II 9、真空泵6上电，检测是否正常工作；步骤二 在计算机上打开人机交互界面，选择阶跃、正弦或三角波电压模拟信号作为设定压力值，并选择信号幅值及周期；步骤三开始运行压力模拟系统，参数设置完成后，通过人机交互界面运行系统，程序通过PC1-1711板卡2的A/D通道读入绝压传感器I 8的模拟电压信号，将该信号换算为压力值；将人机交互界面设置的模拟电压信号换算为压力值，将二个压力值进行比较，得出偏差量；若绝压传感器I 8的压力值大于设定压力值，则调用模糊PI子程序，计算输出控制量调节真空电气比例阀3的阀芯运动方向，关闭气体流入通道，同时打开气体流出通道，真空泵6将压力模拟舱7内气体抽出，压力模拟舱7内压力降低；若绝压传感器I 8的压力值小于设定压力值，则调用模糊PI子程序，调节真空电气比例阀3开启气体流入通道，同时关闭气体流出通道，大气压源向压力模拟舱内流入气体，压力模拟舱内压力升高；当压力模拟舱内压力达到设定值时，真空电气比例阀3处于微调状态，使压力模拟舱7内气体补气量与泄漏量动态平衡，系统舱内压力稳定；系统通过程序设定的采样频率实时采集外部传感器数据并调节真空电气比例阀3，实现对压力模拟舱7气体压力的动态调节；绝压传感器II 9测量压力模拟舱7内气体压力值并输出至半实物仿真系统；步骤四结束运行压力模拟系统，通过人机交互界面关闭压力模拟系统，开启压力模拟舱7上的手动放气阀，对压力模拟舱7进行复压，使外界空气进入舱内达到内外压力值平衡。本专利技术方法的优点在于本专利技术根据水下高速运动体在人工通气条件下空泡内压力的变化范围和性能技术指标的测试要求，结合高精度真空电气比例阀、绝压传感器、模糊PI控制算法等，实现了压力模拟舱内压力可在15kPa IOOkPa范围内变化，动态精度可以达到0. 3kPa，且压力变化连续、响应速度快，能够满足实验室环境下半实物仿真中的环境模拟及压力传感器的测试要求。基于本专利技术的实时负压模拟装置具有操作简单、模拟效果好、通用性强、工作可靠、便于计算机控制等优点。附图说明图1为本专利技术的结构组成示意图；图2为气体压力模拟舱结构图；图3为本专利技术压力控制系统的控制原理图。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。结合图1，本专利技术的负压实时模拟装置包括计算机1、PC1-1711板卡2、真空电气比例阀3、空气过滤器4、大气压源5、真空泵6、压力模拟舱7、绝压传感器I 8、绝压传感器II 9和气体管路10。计算机I内安装PC1-1711板卡2 ;PCI_1711板卡2通过数据线与绝压传感器I 8、真空电气比例阀3相连；大气压源5通过气体管路10经过空气过滤器4与真空电气比例阀3的管路接口相连；真空泵6通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接口相连；压力模拟舱7通过气体管路10与真空电气比例阀3的管路接ロ相连；压力模拟舱7通过螺纹连接方式与绝压传感器I 8、绝压传感器II 9相连。绝压传感器I 8为计算机提供压カ测量信号。绝压传感器II 9为半实物仿真系统提供压カ测量信号。在计算机I用Visual C++6. 0设计人机交互界面，编制三种设定的压カ信号类型阶跃信号、正弦信号和三角波信号，设计模糊PI控制器，该控制器根据设定压カ与实际压力的偏差值计算需要输出的控制量，调节通过真空电气比例阀3的气体流量，使压カ模拟舱7内的实际压カ值快速达到人机交互界面上设定的压カ值。结合图2，压カ模拟舱7由5部分构成，分别为I一气体通道接头、2—舱体、3—标准接头、4 一转接头、5—手动放气阀。 气体通道接头通过气管与真空电气比例阀3的气体接ロ相连。标准接头可以连接标准连接尺寸的绝对压カ传感器，标准接头也可以通过转接头连接非标准尺寸的绝对压力传感器手动放气阀主要适用于实验结束后，快速提高压力模拟舱7内的气体压力，达到舱内外的压カ平衡。结合图3，在计算机中編制系统控制程序的流程主要为计算机通过PC1-1711板卡2的A/D通道读入绝压传感器I 8的模拟电压信号，将该信号换算为压カ值；将人机交互界面设置的模拟电压信号换算为压カ值，将ニ个压カ值进行比较，得出偏差量；若绝压传感器I 8的压カ值大于设定压カ值，则调用模糊PI控制器，计算输出控制量调节真空电气比例阀3的阀芯运动方向及开度，关闭气体流入通道，同时打开气体流出通道，使压カ模拟舱7内压カ降低；若绝压传感器I 8的压カ值小于设定压カ值，则调用模糊PI子程序，调节真空电气比例阀3开启气体流入通道，同时关闭气体流出通道，大气压源向压カ模拟舱内流入气体，压カ模拟舱7内压カ升高；当压カ模拟舱内压カ达到设定值时，真空电气比例阀3处于微调状态，使压力模拟舱7内气体补气量与泄漏量动态平衡，系统舱内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种实时负压模拟装置，其特征在于：包括计算机（1）、PCI?1711板卡（2）、真空电气比例阀（3）、空气过滤器（4）、大气压源（5）、真空泵（6）、压力模拟舱（7）、绝压传感器Ⅰ（8）、绝压传感器Ⅱ（9）和气体管路（10），其特征是：计算机（1）内安装PCI?1711板卡（2）；PCI?1711板卡（2）通过数据线与绝压传感器Ⅰ（8）、真空电气比例阀（3）相连；大气压源（5）通过气体管路（10）经过空气过滤器（4）与真空电气比例阀（3）的管路接口相连；真空泵（6）通过气体管路（10）与真空电气比例阀（3）的管路接口相连；压力模拟舱（7）通过气体管路（10）与真空电气比例阀（3）的管路接口相连；压力模拟舱（7）通过螺纹连接方式与绝压传感器Ⅰ（8）、绝压传感器Ⅱ（9）相连。
【技术特征摘要】
1.一种实时负压模拟装置，其特征在于包括计算机(I)、PC1-1711板卡(2)、真空电气比例阀(3)、空气过滤器(4)、大气压源(5)、真空泵(6)、压力模拟舱(7)、绝压传感器I (8)、绝压传感器II (9)和气体管路(10)，其特征是:计算机(I)内安装PC1-1711板卡(2)； PC1-1711板卡(2)通过数据线与绝压传感器I (8)、真空电气比例阀(3)相连；大气压源 (5)通过气体管路(10)经过空气过滤器(4)与真空电气比例阀(3)的管路接口相连；真空泵(6)通过气体管路(10)与真空电气比例阀(3)的管路接口相连；压力模拟舱(7)通过气体管路(10)与真空电气比例阀(3)的管路接口相连；压力模拟舱(7)通过螺纹连接方式与绝压传感器I (8)、绝压传感器II (9)相连。2.一种采用权利要求1所述的实时负压模拟装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤步骤一在计算机上安装PC1-1711板卡(2)的驱动程序，测试A/D输入通道和D/A输出通道是否正常；将真空电气比例阀(3)、绝压传感器I (8)、绝压传感器II (9)、真空泵(6) 上电，检测是否正常工作；步骤二 在计算机上打开人机交互界面，选择阶跃、正弦或三角波电压模拟信号作为设定压力值，并选择信号幅值及周期；步骤三开始运行压力模拟系统，参数设...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩云涛，白涛，赵国良，孟浩，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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