气压装置范文（精选9篇）

气压装置 第1篇

在工农业生产、气象、环保、航天等部门, 经常需要对环境湿度进行测量及控制。目前用于湿度测量的传感器主要采用高分子电阻和高分子电容作为敏感元件。此类传感器具有灵敏度高、互换性好、响应速度快、湿滞小等优点, 但也容易受测试环境中的灰尘、油污和化学品污染及自身高分子材料老化影响, 参数出现漂移, 需要定期使用湿度发生器进行标定。而在气象探空、航天等领域往往需要在较低的压力下对湿度进行测量和控制, 而目前的湿度发生器仅能在常压下使用, 无法在低于标准大气压的条件下对湿度传感器进行标定。低气压湿度发生装置就是针对这种情况研制的, 其采用双压法湿度发生器原理, 能够在30k Pa~常压范围内产生连续稳定的标准湿气, 与精密露点仪配合使用后可校准各种湿度传感器和温湿度表。

1 系统结构及工作原理

低气压湿度发生装置依据“两个压力”原理。如图1所示, 空气压缩机产生的高压气体通过鼓泡式饱和器被水饱和, 然后经膨胀阀减压膨胀进入测试腔。如果在气体膨胀的过程温度恒定, 并服从理想气体定律, 那么由道尔顿定律可得到如下关系式:

式中和分别为饱和器中的饱和水汽分压和气体的总压, 和分别为试验腔中的水汽分压和气体的总压。在温度t时, 低压下试验腔内气体的相对湿度可按下式计算:

由以上公式可以看出, 双压法原理产生相对湿度的条件是在气体饱和、膨胀的过程中温度保持恒定。为此本湿度发生装置的饱和器与测试腔均采用了导热性能好的铝合金材料, 并在结构上将饱和器与测试腔紧密结合, 确保其温度保持一致。由于发生装置自身没有控温能力, 气体膨胀过程还是会导致饱和器与试验腔内温度不一致, 为此在饱和器和测试腔内均设置了一只温度传感器用于温度补偿。计算公式如下:

由于湿度发生装置需要在30k Pa的低压环境下产生湿度, 因此将真空泵与测试腔连接, 中间通过流量计控制抽气流量, 使测试腔内的气压能够保持稳定。当饱和腔和测试腔工作在低压环境时, 外界压力大于系统内部压力, 如果系统密封效果不好, 外界常压未饱和气体就会减压进入饱和器和测试腔中, 导致发生装置在低于一个大气压的条件下无法产生高湿 (90%RH) 气体。而常压下饱和器系统始终工作在正压范围, 则不存在此问题。为此, 重新设计了湿度发生装置的饱和器与测试腔, 使其处于一个外部缓冲罐中。当真空泵对其抽气时, 整个缓冲罐处于低压环境中, 饱和器系统内部相对于缓冲罐为正压, 外部未饱和气体无法进入饱和器系统, 使其工作状态与常压下一致, 问题得以解决。采用此方案研制的湿度发生装置可在30k Pa环境下产生最高90%RH的湿气。

2 系统结构设计

2.1 系统硬件设计

低气压湿度发生装置由无油压缩机、真空泵、流量计、温度传感器、湿度传感器、压力传感器、水位传感器等组成。如图2所示。

其中压缩机最大工作压力为12Bar, 真空泵抽气流量为10~15L/min, 流量计最大控制流量为10L/min。2只温度传感器的测量精度为0.1%FS, 输出0~5V电压信号。分别安装在饱和器和测试腔中。2只压力传感器分别安装在饱和器和测试腔中, 量程分别为0~150k Pa和0~1MPa, 精度为0.1%FS, 输出0~5V电压信号。水位传感器安装在饱和器中, 用于判断饱和器中水量是否符合要求。湿度传感器安装在测试腔内, 用于测试腔状态监测。

发生装置采用C8051F350单片机作为控制核心, 其具有高速、流水线结构的与8051兼容的CIP-51内核 (可达50 MIPS) , 24/16位单端/差分ADC, 8KB在片FLASH存储器和片内上电复位、VDD监视器和内置温度传感器等特点。C8051F350单片机通过模拟多路选择器对温湿度、压力、水位等0~5V电压信号进行采集。其中ADC工作在单端24位方式, 实际分辨率可达18位, 完全满足测量精度要求, 电路结构示意图见图3。

发生装置采用了RT12864M液晶显示模块, 由于RT12864M工作电压是5V, 而C8051F350的工作电压是3.3V, 所以要C8051F350的输出能更好地驱动5V输入的RT12864M需要对系统进行额外配置。首先将端口的输出方式设置为“漏极开路”, 并在每个端口接一上拉电阻, 上拉到+5V电源, 即可保证C8051F350的高电平输出能够被提升到+5V。

2.2 系统功能实现

发生装置主要实现以下几个功能:

a.异常状态检测-可对系统可能出现的饱和器缺水、系统欠压、管路堵塞、测试腔进水等多种故障进行检测和报警;b.产生稳定的最大流量为3L/min标准湿气;c, 根据压力传感器的测量信号计算出所产生湿气的相对湿度值, 并通过温度传感器的测量数据对其进行修正, 最后送液晶显示模块显示。

系统工作流程见图4。

3 结论

综上所述, 低气压湿度发生装置可在30k Pa~常压范围内产生连续稳定标准湿气, 产生的标准湿气最大流量为3L/min, 平衡时间小于5min, 与精密露点仪配合使用后能够满足大多数湿度传感器校准要求。可广泛应用于气象探空、航空航天等研究领域。

参考文献

[1]李英干, 范金鹏.湿度测量[M].北京:气象出版社, 1990.

[2]武建红, 陈勇.Swsy-A型双压法湿度发生器的研制[J].计测技术, 2005, 25 (2) :29-31.

夏天气压高还是冬天气压高 第2篇

气压(atmospheric pressure)是作用在单位面积上的`大气压力，即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。著名的马德堡半球实验证明了它的存在。气压的国际制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa。气象学中，人们一般用千帕（kPa）、或使用百帕（hpa）作为单位。其它的常用单位分别是：巴（bar，1bar=100,000帕）和厘米水银柱（或称厘米汞柱）。气压不仅随高度变化，也随温度而异。气压的变化与天气变化密切相关。

站房消防系统气压供水装置的应用 第3篇

屋顶消防水箱以其安装方便、成本低廉、维护简单等有点而被广泛采用。其作用是保证建筑内消火栓、自动喷水灭火系统的消防电源、水源、消防水泵等出现故障的特殊情况下, 仍有一定的水量、水压, 供初期火灾的扑救使用, 提高系统的可靠性。但是水箱必须设在建筑的最高部位, 近年来受建筑结构或屋面立面等因素限制, 这种传统做法无法实施。本文结合昂素站、鄂托克前旗站车站综合站房室内消防系统设计为实例, 主要介绍了气压供水装置应用于消防系统的可行性。

1 工程简介

本工程线位于内蒙古自治区西南部鄂尔多斯市乌审旗、鄂托克前旗境内。铁路东起在建恩格阿娄至陶利庙铁路新建陶利庙站, 途经乌审旗的陶利镇及鄂托克前旗的昂素镇, 西止敖勒召其镇。沿线设陶利庙、陶利庙南、呼和芒哈、桃里木、昂素、察汗呼舒、敖高图日、鄂托克前旗等8个车站。

2 设计内容

2.1 消防系统情况

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2006, 本线中昂素站、鄂托克前旗站车站综合站房体积均超5 000m3小于25 000m3, 需设置室内消火栓系统, 且站房室内消防用水量为10L/s。

室内消火栓系统是最常见的建筑消防灭火设施, 操作简单, 灭火有效。一般室内消火栓给水系统为屋顶消防水箱储备灭火初期消防用水量, 水泵房设消防水泵联合工作的临时高压给水系统。本设计水源接室外新建给水管网, 室外新建一座300m3消防水池保证消防供水。

昂素站、鄂托克前旗站所在地区属中温带干旱、半干旱气候区。以寒冷干燥, 大陆型气候为特征, 昼夜温差变化较大。乌审旗平均气温8.33℃, 极端最高气温38℃, 极端最低气温-31.1℃;鄂托克前旗平均气温7.0℃, 极端最高气温37.3℃, 极端最低气温-31.6℃。由此得出, 本地区屋顶消防水箱不能直接放置室外。

由于建筑上屋面立面的限制, 不能在屋顶设水箱间。但为了保证消防管网压力要求, 水箱又不能放置于顶层, 所以只能寻求其他设备代替屋顶水箱。目前, 最好的莫过于气压给水装置。

关于气压给水装置在消防给水系统上的应用, 在许多专题讨论会上争论一直很激烈, 焦点主要集中在罐体内贮存有效消防水量的问题上, 它直接关系着气压给水装置在消防给水系统上的应用。一种意见认为罐内只需贮存1支~2支消火栓10s~30 s的有效出水量, 条件是消防电源和水源有可靠的保证。另一种意见认为罐内应存10min消防用水量, 将气压给水装置的罐体等同于屋顶消防水箱。本次设计坚持《建筑设计防火规范》GB50016-2006第8.4.4条的规定, 考虑使用贮存10min消防用水量的大罐装置, 将其设置于地下水泵房, 提供扑救初期火灾消防用水。

2.2 气压给水装置的设计

2.2.1 气压设备工作原理

气压罐是根据波意尔-马略特定律的原理制造 (即定温条件下, 一定质量气体的绝对压力和它所占的体积成反比。它利用密闭罐体中压缩空气的压力变化调节和压送水量, 在给水系统中起增压和水量调节的作用。

2.2.2 气压罐的计算

消防气压给水设备通常由气压水罐、水泵机组、电控柜及辅件组成。在水泵启、停状态均能向消防管网供水。

气压罐增压系统的设计计算内容主要有两个部分, 即气压罐总容积的计算和每个压力控制点压力值的计算。总容积的计算确定所选压力罐的大小, 压力的计算确定补水泵的启、停范围以及开启消防泵的压力值。

1) 气压罐有效容积根据室内消防水量计算

火灾初期10分钟的室内消防用水量, 经计算为6m3。

V=10min6010l/s=6000 l=6m3

2) 主要几个压力控制点的计算

(1) 起泵压力

保证室内最不利点消火栓栓口的最低水压P1=h1+h2+h3

h1:消防水带的水头损失 (0.010 MPa) ;

h2:水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压 (0.010MPa) ;

h3:消火栓栓口水头损失, 易取0.02MPa。

其中, h1=水带比阻水带长度v2 (v:水枪喷嘴射出流量) , 算出h1=0.012 MPa。

h2查表得出0.17 MPa。

最后得出P1=0.202 MPa。

(2) 停泵压力:

气压罐的压力设置应与消防主泵扬程相匹配。消防主泵我们选取的扬程为50m (带室内和室外消防) , 所以我们停泵压力设定为0.50 MPa。

通过精心计算, 我们得出了两个主要压力控制点, 起泵压力0.2 MPa, 停泵压力0.5 MPa。这是设计的关键所在。

启泵压力值设定两个:

P1为启泵压力值;

P2为停泵压力值;

通常情况下, 稳压泵的启闭是采用电接点压力表来控制的。室内消防管网局部一旦出现微量渗漏, 管网压力就会降低, 当压力降到一定的限值时, 稳压泵就自动启动, 向管网内补水, 管网压力就会回升;而管网内的压力回升到某一上限值时, 稳压泵就停止运行。如上图, 平时压力降至P1时, 稳压泵启动, 当压力达到设计停泵压力时停泵。当发生火灾时, 消防系统投入工作, 其出水量大于稳压泵的流量, 因此启动稳压泵后管网内的压力会继续下降, 压力降至P2时稳压泵启动, 但由于稳压泵水量小于系统出水量, 压力继续下降, 当降至P1时, 稳压泵就自动联锁启动消防主泵 (稳压泵停) 。消防泵的停泵控制, 可由消防控制中心或泵房内手动控制。

2.2.3 设备选型

本设计火灾初期10min的室内消防用水量为63, 我们选用两罐型气压给水装置, 其调节容积为2.80m3~9.32m3。

气压给水设备的稳压泵向气压罐输水时, 它的出水压力是在气压罐的起泵压力和停泵压力之间变化的, 为尽量提高水泵的平均工作利率, 应选择流量-扬程较陡, 特性曲线高效区较宽的水泵。

2.2.4 设计中的几个问题

1) 设计管路时, 需在气压给水装置出水管上设置安全阀, 在系统中起安全保护作用。当系统压力超过规定值时, 安全阀打开, 将系统中的一部分气体/液体排出, 是系统压力不超过允许值, 从而保证系统压力不因过高而发生事故。安全阀的启压力不大于最高工作压力的1.1倍;

2) 由于本次设计我们选用的是立式双罐双泵气压给水装置, 体积较大, 在土建设计中应充分考虑预留合适的放置空间, 以及安装和检修气压罐的进出口。电力专业则需配合设计水泵电源的供给以及压力联动补水的动力配线。专业之间的有效配合保证了工作地顺利进行。

3 结论

气压给水装置应用于生产、生活给水系统已有较长历史, 因此其应用于消防系统上应扬长避短, 充分满足系统的特殊要求。消防供水系统平时处于戒备状态没有水量输出, 一旦遇上火灾, 系统要迅速投入运行, 并保持持续可靠的运行。所以在其设计、生产和工程设计选用设备时, 必须充分考虑这一点。

此外, 在实际运行中, 还要注意一下两点:

1) 稳压泵电源必须实现不中断的供电。避免由于断电而影响初期火灾的扑救, 使火势蔓延, 造成重大损失;

2) 加强维修保养工作, 提高远距离启泵按钮的可靠性。

参考文献

[1]建筑设计防火规范GB50016-2006.

液压与气压传动小结 第4篇

液压与气压传动这门课，理论知识很重要，可是还得与实际操作相结合，才能真正的理解与掌握。

刚开始这门课的时候，不知道从何入手，元件很多，元件的工作原理在书本上都是用原理图表示，虽然很是详尽，但是于具体的元件上，还是让我摸不着头脑。这门课的实训又恰好是让我们根据原理图来接实际的液压回路，我们试着去接，根据油路原理图，一根一根油管，电线慢慢的往下接，一丝不苟。慢慢的熟悉起来了，也就知道怎么去接油路了。两周的实训我们学习的重点是液压与气动系统的连接，通过对各种系统回路的连接加深了我对液压、气动系统的了解。事实上各种系统的连接的难度并不大，只要细心心细就能搞定，出错的到是电路的连接，有点悲剧，不过相信通过后面电器连接与控制技术的实训结束之后应该这个问题也不大了。

这个实训或许是两年来最脏的一次实训。

每天进入教室接油路，工作台上，油管上，不可避免的都是油，如果是可以吃的，估计都能炒好多的菜了。两个礼拜的实训结束了，我们收获了实践，升华了理论,完善了自我，提高了技能。感谢学院，老师给予的实训机会，在接下来的技能抽考,我会更加努力的准备

一种制动低气压报警装置的设计 第5篇

汽车是国民经济发展的重要推动力量,根据工业和信息化部统计,2012年中国汽车工业总产值5.29万亿元[1],超过国民生产总值的10%。随着汽车工业的飞速发展,与汽车相关的交通事故也频繁发生,危害人民的生命财产安全。据公安部交通管理局通报,中国汽车保有量到2012年6月份为1.14亿辆,占世界汽车保有量的10%,但道路交通事故死亡率却超过了16%。三超一疲劳:超速、超员、超载、疲劳驾驶是中国道路交通事故的主要杀手。其中的超员是对客车载客量提出的;超载是对货车载货量提出的。其他因素,例如车辆的机械故障也不容忽视,加之由于三超一疲劳更加剧了车辆出现机械故障的机率。尤其是对客车和货车,机械故障例如制动失效后的危害更大。

1 制动系统报警要求

制动系统是汽车底盘的重要组成部分,按照制动能源不同区分,可将制动系统分为人力制动、伺服制动、动力制动系统,并可对其中的工作介质再加以细分,如表1所示[2]。

由于主车和拖车间的连接装置简单,因而气压作为制动能源的制动系统广泛应用于客车和货车上[3],本文讨论了一种应用气压作为制动能源的制动低气压报警装置。

根据GB 7258-2012机动车运行安全技术条件[4]的7.9.3要求“采用气压制动的机动车,当制动系统的气压低于起步气压时,报警装置应能连续向驾驶人发出容易听到或看到的报警信号”。

使用气压作为制动能源的车辆,如果制动气压低于最低允许值时,则制动系统无法正常工作进而危及行车安全,因此必须装设低气压报警装置。报警装置由传感器和报警灯、蜂鸣器组成。低气压报警装置安装于制动系统的贮气筒上;报警灯、蜂鸣器则安装于仪表板上。当贮气筒气压低于最低允许值时,柱塞在弹簧作用下移动而将控制电路接通,报警灯亮、蜂鸣器发声。

2 气压制动系统

以一汽解放CA1091型汽车的双回路气压制动系统为例,图1给出了其制动系统的组成[5]。

空气压缩机(1)将压缩空气经单向阀(3)压入湿贮气筒(6),之后经由三通管(8)和单向阀(10)、(14)分别进入贮气筒的前、后腔(前、后腔由贮气筒中的双虚线隔开);贮气筒的前腔与串列双腔式制动阀(15)的上腔相连,可向后制动气室(12)、(13)供气,贮气筒的后腔与串列双腔式制动阀(15)的下腔相连,可向前制动气室(4)、(16)供气。贮气筒的前腔、后腔分别与双指针式气压表(17)的2个传感器腔相连接,气压表分别指示贮气筒前腔、后腔气压。贮气筒后腔还通过气管(图中未显示)与单向阀(3)相连,当该气腔气压增大到最高值时,单向阀使空气压缩机空转而停止向湿贮气筒供气。贮气筒的最高压力设置为0.8 MPa。

(1)空气压缩机(2),(9)低气压传感器(3),(10),(14).单向阀(4),16.前制动气室(5).放气阀(6).湿贮气筒(7).溢流阀(8).三通管(11).贮气筒(12),(13).后制动气室(15).串列双腔式制动阀(17).气压表(18).气压调节器

3 低气压传感器

低气压传感器可以使用膜片式,应用对压力敏感的薄膜;也可使用压阻式压力传感器,应用硅晶体的压阻效应。无论应用何种方式,基本思路均为将气体压力变化转换为电路的导通与截止[6]。低气压报警监测模块中的传感器为机械式传感器,工作状态如图2所示。

①.压紧弹簧②.柱塞③.锁紧螺母④.回位弹簧⑤.滤清器⑥.调整螺母⑦.电极⑧.外壳

机械式低气压传感器的工作原理为:贮气筒通过外螺纹与传感器外⑧相连,贮气筒内气体通过滤清器⑤流入,柱塞②由粗细不同的两段组成,如果粗直径段与电极⑦接触,则接通电极连接的电路。当车辆空气压缩机工作时,柱塞在气体压力及压紧弹簧①和回位弹簧④的作用下向外侧移动。当气压为允许值时,柱塞细直径段正对电极,不接通电极连接的电路,如图2(a)所示。当贮气气压高于允许值时,由于柱塞向外侧移动,仍为细直径段正对电极,不接通电极连接的电路,如图2(b)所示。当贮气筒气压低于允许值时,由于柱塞受到气体压力不足,在压紧弹簧与回位弹簧作用下,柱塞粗直径段与电极接触,接通电极连接的电路,如图2(c)所示。

4 低气压报警装置电路

低气压报警装置将设置于贮气筒上的低气压传感器与振荡电路和声光电路相连。在点火开关闭合情况下,当贮气筒内气压高于允许值时,低气压传感器处于断开状态,报警装置电路无工作电压而不工作;当贮气筒气压低于允许值时,柱塞将电极接通,低气压传感器处于闭合状态,报警装置电路开始通电,并发出声光信号,电路原理如图3所示。

报警装置电路组成为:时基集成电路IC1及其外围元件构成低频振荡电路;时基集成电路IC2及其外围元件构成声光振荡电路;发光二极管LED;压电陶瓷式蜂鸣器HTD。由图3可知,低频振荡电路可对声光振荡电路进行调制。当IC1的OUT管脚为高电平时,IC2开始工作,其OUT管脚为高电平,LED点亮,HTD发出声音;当IC1的OUT管脚为低电平时,IC2复位,其OUT管脚为低电平,LED不点亮,HTD不发出声音。因而在IC1的OUT管脚脉冲信号电压调制下,IC2控制的LED闪烁,HTD断续发声。

经实际装车测试,发现2个问题。一是车辆起动后,气压制动系统内压力不足,因此LED闪烁,HTD断续发声,有司机反映这是对驾驶员的干扰。考虑到气压上升需要时间,通过在图3所示电路点火开关后加装延时装置解决此问题,一般1分钟延时即可。二是HTD断续发声时音量过小,通过给HTD加装助音腔可加以解决。

5 结束语

模拟大气湍流装置中温湿度气压监测 第6篇

本监测系统以单片机STC12C4052AD为核心处理器, 加上MPX4115气压传感器, DHT22温湿度传感器以及LCD1602液晶显示器组成的超小封装气体监测系统。另外, 在电路抗干扰性能方面, 采用了看门狗技术, 避免了程序跑飞造成的监测失效的后果, 提高了整个系统的稳定性。

本系统对解决激光大气通信中的出现的光强闪烁、光束漂移、扩展和到达角起伏引起的接收光信号受到干扰和通信误码率上升和严重影响大气光通信的稳定性及可靠性等问题有一定的帮助, 对大容量高速率的星地链路激光通信系统的研究有着重要的意义。

1 系统总体设计框图

由于大气湍流各个参数变化的随机性较强, 因此模拟大气湍流装置中各个参数的精确监测就显得尤为重要。文中根据星地激光通信链路的实际需要, 设计了一套温湿度气压监测系统[2]。本系统采用STC12C4052AD单片机作为核心处理器, 该单片机自带最高可达10位的ADC模数转换功能, 采用该处理器既简化了电路设计, 又降低了成本。将采集到的模拟信号通过内部自带ADC转换功能转换成10位的二进制数字信号, 这些数字信号通过编写程序得到常用的10进制数值, 再经过LCD1602显示器, 将采集到的温湿度以及气压数值实时显示。具有精度高、响应时间短, 再加上硬件看门狗技术, 通过不断地喂狗来监测程序是否陷入了死循环, 一旦程序陷入死循环, 看门狗就会立即复位, 保证程序的正常运行[3]上增加了电路的抗干扰能力, 在软件上做到了防止程序跑飞, 整个电路设计简单、操作方便, 系统硬件结构如图1所示。

2 硬件系统的构成及相关原理图

2.1 核心处理器

系统采用的处理器是STC公司生产的STC12C4052AD贴片封装芯片, 该芯片具有体积小、高速、高可靠、强抗静电、强抗干扰、低功耗、性价比高、无法解密等特点, 并且自带最高可达10位的ADC模数转换功能, 在较大程度上减小了整个电路板的尺寸, 同时也提高了整个控制系统的稳定性。

2.2 串口通信模块

MAX232是由德州仪器公司 (TI) 推出的一款兼容RS232标准的芯片。由于电脑串口RS232的电平是±12 V, 而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平+5 V和0 V, MAX232是用于进行电平转换, 该元器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该芯片符合TIA/EIA-232-F标准, 每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平, 每一个发送器TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平, 其原理图如图3所示。

2.3 温湿度采集模块

温湿度传感器是本系统的测量单元之一, 由于采集部分需要合适的温度和湿度范围以及一定的精度, 所以要选择合适的温湿度传感器。考虑到集成数字传感器具有较高的稳定性和可靠性, 文中采用DHT22 (AM2302) 温湿度传感器。传感器包括一个电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件, 芯片还包含一个16位的A/D转换器和一个串行接口电路, 转换后数据经过I2C总线传送给处理器。其中DHT22的温度测量范围是-40~80℃, 测量精度0.1℃, 分辨率0.000 015℃;湿度测量范围是0~99.9%, 测量精度是±0.1%, 分辨率0.001 5%。

DHT22具有品质优越、超快响应、抗干扰能力强、低温漂、抗化学腐蚀及互换性好等优点, 性价比高。传输数据采用单总线数据格式, 一次将温度和湿度数据传入单片机内部, 同时还带有校验位, 以确保传输过来的温度和湿度的数据准确有效。采用单总线数据格式的优点是为单片机节省I/O口, 节约资源而且电路简单。其温湿度采集原理图如图4所示。

2.4 气压采集模块

选择摩托罗拉公司生产的MPX4115气压传感器来完成气压的采集。其测量气压范围是15~115 k Pa, 温度在0~85℃时, 最大测量偏差是1.5%, 反应时间1 ms。采集到的数据是以模拟信号方式输出, 一般单片机只能接收数字信号, 因此需要一个ADC转换器将模拟信号转换为数字信号。而文中选择的单片机本身带有10位ADC转换器, 通过配置一些管脚参数就能实现模数转换, 省去了额外的ADC模数转换器芯片, 既降低了实验成本, 又简化了电路。由于STC12C4052AD自带A/D转换功能, 所以气压传感器MPX4115的数据输出端可直接接到单片机的I/O口, 就可实现对气压的测量, 相关原理图如图5所示。

2.5 显示模块

系统采用了LCD1602液晶显示器作为温湿度数值显示的硬件部分, LCD1602相对于传统显示的数码管具有体积小、功耗低, 能够显示更多的符号, 安装方便, 便于携带等优点。除此之外, 该系统的电路设计还具有8位数据线驱动LCD, 这对于屏幕刷新平率要求不高的就不必要全部8位数据线驱动, 只采用高4位数据线来驱动LCD1602即可, 为单片机节省了4个端口。图中的滑动变阻器RV1还可以调节显示器的对比度, 适应不同环境下的对比显示, 使得显示效果达到最佳。相关原理图如图6所示。

3 系统的软件设计

系统软件设计采用C语言程序设计, 其结构简单, 主要包括温湿度、气压的数据采集并转换显示子程序和程序运行状态指示灯程序。

系统采用定时器中断采样温湿度、气压信号, 温湿度传感器直接采集数字信号, 气压传感器采集到的虽是模拟信号, 但由于单片机本身带有模数转换功能, 所以效果与直接采集到的数字信号基本相同。采集到的数据经过相应的处理后, 通过LCD液晶显示器实时显示监测结果。特别需要注意的是:在对LCD1602液晶显示器进行读写编程时, 必须严格按照数据手册的时序, 即精确的延时函数, 否则会显示出错甚至根本没有显示。而且对DHT22进行编程时, 需按照数据手册的时序图进行编程, 并最后加上校验位, 校验正确则显示, 否则重新测量数据再校验, 直到校验正确再显示结果, 保证所显示的数据正确。为防止温湿度采集函数和气压采集函数被调用的频率过高而出现死循环, 这里采用中断方式实现了每隔1 s调用一次温湿度、气压采集函数。同时, 在中断程序中加入LED指示灯, LED等的亮灭说明程序运行正常, 反之则说明程序已陷入死循环, 需要人工复位。主程序流程图如图7所示。

3.1 数据采集设计

温湿度数据采集经过DHT22的特有功能, 直接将接收到的模拟信号转换为数字信号, 通过单总线的方式送入单片机中进行处理。气压数据通过连续10次采样, 将这10次采样数据用累加器进行累加, 并将累加后的结果除以10, 就得到这10次采样结果的平均值。

3.2 数字滤波程序设计

采样完成后, 采集到的数据需要进行数字滤波。数字滤波的算法有多种, 这里采用算数平均滤波法。其优点在于对一般具有随机干扰的信号进行滤波, 这样的信号特点是有一个平均值, 防止随机干扰信号对采集到的数据产生较大扰动, 以免信号在某一数值范围内上下波动。

3.3 单片机抗干扰设计

目前单片机的抗干扰技术有多种:软件技术如设置计软件陷阱, 硬件技术如加硬件看门狗电路等。这里采用硬件看门狗技术来解决程序进入死循环的问题, 使得系统运行稳定可靠。程序在运行时通过启动看门狗来检查程序是否进入了死循环或者跑飞, 一旦出现上述情况, 看门狗就会自动复位, 重新启动单片机, 使程序重新运行。

3.4 实验结果及误差分析

实验数据如表1所示。

表1中是随机测量的10组温度、湿度、气压数据, 温度的最大测量误差是0.2℃;相对湿度的最大测量误差是1%;气压的最大测量误差是0.8 k Pa。湿度与气压的测量误差相对于温度的测量误差要大一些, 但都在误差允许范围内, 这些实验数据验证了气体检测系统的可行性。

4 结束语

该测量系统采用了以超小封装单片机STC12C4052AD为核心处理器, 其处理速度是普通单片机的12倍。通过LCD1602显示器, 将采集到的温湿度显示出来, 达到了可视化的效果。本文采用自带A/D的单片机STC12C4052AD作为核心处理器, 温湿度、气压传感器传输过来的数据无需附加A/D转换器, 就可以将这些数据经过特定的算法处理后显示在LCD1602液晶显示器上。灵敏度高、精度高、操作简单、系统运行稳定, 对研究星地链路激光通信具有重要意义。

参考文献

[1]李晓峰.星地激光通信链路原理与技术[M].北京:国防工业出版社, 2007.

[2]冯显英, 葛荣雨.基于数字温湿度传感器SHT11的温湿度测控系统[J].自动化仪表, 2006, 27 (01) :56-58.

[3]张毅刚.单片机原理及接口技术[M].北京:人民邮电出版社, 2012.

[4]廖泽鑫.温度传感器的设计与研究[D].上海:复旦大学, 2012.

气压装置 第7篇

1 问题的提出

应用气体的流动性、各向等压性和可压缩性等性能, 各种气压装置应用很广 (比如用做动力源或传递动力的柱塞泵、汽缸、充气筒等) 。根据气体的属性、气压装置工作的基本原理, 进行动力效率计算分析, 进而节能增效, 使其更广泛、更好地服务于人类。

某流体机械厂研发的设备中应用到一种柱塞泵联动机构, 其结构简图如图1所示。

其工作原理和要求类似于打气筒:活塞杆是主动运动件, 工作时先使无杆腔吸气, 再将气体压缩, 气压达到某一定值充入另一容器。无杆腔内压力变化过程为:体积最大时, 腔内压力最小;压缩至无杆腔体积最小时, 腔内压力最大, 变化分析如下:

忽略活塞压缩过程汽缸的气体损失, 并视为理想气体 (针对该过程的精度已足够) , 则满足克拉伯龙方程:

式中, P为密闭容器中气体的压强;n为气体摩尔数;R为气体普适恒量 (R=PoVo/To=8.31 J/molK) ;V为容器体积;T为热力学温度。

若充气速度较慢, 视为等温过程, 则均为直线。充气压缩过程中, 体积随时间变化, 压强因体积缩小而增大, 压力随时间增大, 均为线性函数关系, 各函数图像如图2所示。

如果计入压缩过程的升温, 则更接近实际情况。温度T随时间t在一个压缩过程中的变化曲线, 在体积与温度影响下, 气压Pvt与时间t的曲线图像如图3所示。

这是一个气压逐渐升高、需充气力逐渐增大的过程 (但不呈线性关系) , 即活塞杆需要推力逐渐增大的过程, 如果活塞杆的推力直接由动力源输入, 幅值波动相当大, 工作很不平稳, 易产生震动。为了减小输入动力的最大值, 需要设计增力机构。

具有增力功能的结构方案有许多种, 比如减小气缸活塞面积、采用杠杆机构、加设一级增压活塞汽缸等方案, 都可以达到省力的目的, 但因为省力不省功的原理, 一般的增力机构, 会导致省力而费时, 降低效率。

因为上述增力机构具有输出力Psc与输入力Psr为线性关系:

其增力比 (输出力Psc与输入力Psr之比) 在整个过程中均为常数, 即:

该机构输出力Psc由腔内压力决定, 一个压缩过程中, 腔内压力由最初很小达最终很大。

Psc=KPsr

增力比K若为常数, 设计输入力Psr时, 就需要按最大值设计K, 如此就出现了省力与效率的矛盾。

2 机构设计方案

根据上述分析, 既要保证充气过程效率, 又要使充气力最大值减小, 采用线性关系增力机构难以满足要求, 只有增力比随充气过程同步变化的增力机构才能实现。

根据机械原理, 本设计采用了能推动活塞由快变慢、变增力比 (增力比K随气压增高而增大) 的同步增力机构, 其运动可以简化如图4所示。

工作原理和要求为:OA杆是主动件, 在xOy平面内, 对x轴正方向做正负30°摆动, AB为汽缸活塞结构, AB绕固定铰B点摆动时, 长度随汽缸活塞变化。无杆腔进行吸气时AB伸长, 无杆腔气体被压缩时AB缩短。该机构为气泵功能, 根据机构运动与动力分析可知, 工作过程中, OA杆在正负30°位置时, AB尺寸最长, 无杆腔体积最大, 腔内压力最小;在0°位置时, 即OAB共线时, AB尺寸最短, 无杆腔体积最小, 腔内压力最大。

分析整个充气过程与气体特性原理可知, 充气的过程始终是气体体积与压力变化的过程。本机构随气压变化而改变增力比, 在最初时不增力而提高速度, 当气压增至一定时, 扩大增力比工作。

按运动简图, 其中OA杆为5个单位, OB为10个单位。活塞运动用AB的距离S描述, S就是曲柄转角的函数。

在此, 为分析方便, 取吸气过程讨论研究 (压缩过程恰好相反) , AB两点的距离S (θ) 的函数关系式为:

θ=ωt, 因ω为常量, 简化以θ为变量进行分析。

A点对B点的位置、速度、加速度等运动参数, 可先求出S (θ) 的一、二、三阶段导数S′ (θ) 、S〞 (θ) 、S〞′ (θ) 。

利用导数函数求出极值点、判别曲线的凹凸性等, 再求出若干点列表, 即可作出图像。图5为压缩过程中活塞的速度曲线。

由图5可知, 压缩过程活塞的速度在压力很小时很快, 但是单调递减的, 即随充气过程同步变化变小, 实现扩力比递增。大大减小了OA杆转矩最大值和输入动力的波动, 实现了机构扩力增效工作。

3 结语

结构简单和提高功效是机械产品设计的重要指标, 而许多机械都不易做到这一点。能量守恒定律是必须遵循的客观规律, 所以省力过程就要费时。但机械工作大都不是恒功率匀速运动, 比如各种往复运动、摆杆运动等机械。如果利用其即时需要功率、力较小的瞬时, 提高其速率, 而在即时功率、力需要大的瞬时, 再降速增力。本文的主要目的就是探索在自然规律指导下, 在一些非恒功率机械中, 科学地进行结构设计, 实现在一个完整的工作循环中, 实现减力不费时而增效。

摘要：针对气体的可压缩性和压缩过程中的压力变化等特殊性, 结合某种活塞式气压装置的扩力、增效机构设计, 进行动力效率计算分析。

气压装置 第8篇

面包生产线上, 要求自动化面包机自动在面包坯表面涂黄油, 如图1所示。在这个过程中, 自动化面包机需要完成压盖合上或抬起的动作。

自动化面包机之所以采用气压传动控制, 这主要是由气压传动技术的特点决定的。气压传动系统使用压缩空气作为工作介质, 不污染环境, 这对现代食品生产机械更加合适。而且它可获得较高的工作速度, 适用于生产量大、重复工作的场合。另外, 气压传动系统的输出压力较小, 这样可以避免在加工过程中损伤食品的外形, 所以我们需要对面包机的气压传动系统回路进行设计分析。

1 气压传动元件的选择

1.1 气源调节装置的选择

在实际应用中, 从压缩空气站输出的压缩空气并不能满足气压传动元件对气源质量的要求, 为使气源装置满足气压传动元件要求, 通常在气压传动系统前面安装气源调节装置。气源调节装置是由过滤器、减压阀和油雾器三部分组成的, 被称为三联件。

一般气压传动系统的空气直接排入大气中, 含有一定油量的空气会对人体造成伤害, 特别是一些特殊行业 (如食品行业) 中不允许压缩空气中含有润滑油。这对气源装置提出了高要求。随着科学技术的进步, 由于一些新技术、新工艺的应用, 现在一些气压传动元器件已不需要在压缩空气中加入油雾进行润滑, 因此, 气源调节装置只由过滤器和减压阀组成, 被称为二联件, 在本回路中所采用的便是二联件。

1.2 气缸的选择

面包机压盖装置控制回路主要考虑压盖的运动方向, 即压盖抬起和压盖合上动作必须顺利有效, 并且在行程终端进行缓冲, 以免压盖撞击机架造成压盖松动。所以在对气缸进行选择的时候我们可以对双作用气缸和单作用气缸所完成的不同的动作特点进行比较, 进而让学生充分了解两种缸的应用范围, 理解为什么需要采用能够实现双向运动的缓冲气缸, 即双作用单出杆缓冲气缸。

1.3 主控阀的选择

主控阀作为气压传动系统的关键元件, 起着直接控制气缸运动方向的作用, 所以应该按照气缸的工作要求进行合理的选择。由于面包机压盖装置需要实现双向运动, 并且采用的是双作用气缸, 所以主控元件应该采用二位五通换向阀。操纵装置一端采用手动控制, 另一端采用弹簧控制。弹簧控制的一端为初始位置, 可以使气缸的有杆腔进气, 使气缸也处于缩回状态, 即面包机的压盖合上。在这个地方可以引导学生思考一下, 如果主控阀的左右位置交换这个系统在初始状态会发生改变?是否是符合要求的?为什么不能这样设计?

主控阀的排气口, 在前面讲解了食品行业对于系统清洁的要求, 所以压缩空气不能有污染性。在整个面包机压盖气压传动系统工作过程中, 从排气口排出的压缩空气可以直接排入大气, 所以排气口不需要设置回气装置。

2 面包机压盖装置气压传动系统回路设计

对自动化面包机压盖装置的控制回路进行设计, 如图2所示, 整个系统由压缩空气作为系统的工作介质。

当工作人员按下按钮1.1时, 换向阀的左位接入回路, 压缩空气输入口1和4接通, 2和3接通, 5口截止, 压缩空气经过气源调节装置调节之后, 通过换向阀左位进入气缸1.0的无杆腔, 推着气缸的活塞杆伸出, 活塞带动与其相连的压盖抬起。

当工作人员松开按钮1.1时, 换向阀右位接入回路, 将压缩空气输入气缸1.0的无杆腔, 推着气缸的活塞杆缩回, 将压盖合上, 压缩空气输入口1和2接通, 4口和5口接通, 3口截止, 压缩空气经气源调节装置到主控阀1和2口进入气缸1.0的有杆腔工, 推着气缸的活塞杆缩回, 活塞带动与其相连的压盖合上, 完成动作要求。

通过以上分析, 可以让学生通过实例对气压传动系统中对如何设计回路、如何进行元件的选择、有了更好的有更好的理解和掌握, 这种教学方法更有助于现在的职业学校的学生对气压传动这种抽象的传动方式有更具体的认识, 也为以后学习更复杂的气压传动回路打下好的基础。

摘要：本文在分析气压传动技术特点的基础上对面包机压盖装置气压传动系统进行设计, 分析其工作过程。本文的目的在于让学生掌握气压传动回路的分析设计方法, 学会合理选择气压元件。

气压装置 第9篇

1对象与方法

1.1对象对南海某海域6个设计相似的导管架式固定平台的5个生产装置( 井口区采油树、造淡机、空压机、原油外输管线、化学药剂撬) 进行了噪声定点测量。

1.2数据采集根据GBZ/T 189.8-2007《工作场所物理因素测量第8部门:噪声》的规定,对5个生产装置的噪声源进行定点测量,采用慢档测量其A声压级的噪声,每个生产装置测量3次。同时,对海上平台环境湿度、气压、温度进行测量。

1.3仪器噪声等效连续A计权声压级测量使用国营四三八零厂嘉兴分厂生产的HS5660A精密脉冲声压计,环境气压使用北京生产的BY- 2003P型手持式数字大气压力测量仪,环境湿度、温度测量使用台湾生产的TES- 1360数字式温湿度计。

1.4统计学分析环境湿度、 气压和温度与海上平台生产装置噪声的关系均使用皮尔森相关分析, 用SPSS 17.0分析软件进行,以P< 0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1不同生产装置噪声水平化学药剂撬噪声均值为83.2 d B(A),其噪声范围为78.4~92.3 d B(A);原油外输管线噪声均值为78.6 d B(A),其范围为68.0~93.2 d B(A);空压机的噪声均值为85.2d B(A ),其范围为74.1~92.3d B(A ); 井口采油树噪声均值为79.7 d B (A), 其范围为66.1~ 90.2 d B(A);造淡机噪声均值为81.8 d B(A),其范围为70.8~95.9 d B(A)。 噪声最大值均超过了国家卫生标准。

2.2环境湿度对不同生产装置噪声的影响环境湿度与化学药剂撬、原油外输管线、空压机、井口区采油树和造淡机5个生产装置的噪声均呈正相关(n=18、15、18、18、18,r=0.883、0.792、0.709、0.616、0.507,均P<0.05)。见图1~5。

2.3环境气压对不同生产装置噪声的影响环境气压与化学药剂撬、原油外输管线、空压机、井口区采油树和造淡机5个生产装置的噪声均无相关( 均P> 0.05) 。 见图6~10。

2.4环境温度对不同生产装置噪声的影响环境温度与化学药剂撬噪声呈负相关( n=18, r =- 0.511,P< 0.05) , 见图11,与原油外输管线、空压机、井口区采油树、造淡机噪声4个生产装置的噪声均无相关( 均P> 0.05) 。

3讨论

海上平台化学药剂撬、原油外输管线、空压机、井口采油树和造淡机等的噪声的最大监测值均超过了GBZ2.2- 207《 工作场所有害因素职业接触限值第2部分:物理因素》 的要求,其中空压机噪声的均值也超过了标准的要求。 文献[5]曾对海上平台的空压机、井口采油树和造淡机的噪声进行了研究, 其结果为3个装置的噪声均大于本次的噪声数值。

环境湿度与5个生产装置的噪声成显著正相关, 即环境湿度越大这5个装置的噪声就越大。 这5个生产装置的噪声随环境湿度增大而增强的幅度从大至小依次为化学药剂撬、原油外输管线、空压机、井口区采油树、造淡机。 环境气压对这5个生产装置的噪声均无影响。 而环境温度仅与化学药剂撬噪声呈负相关,即环境温度越大化学药剂撬的噪声就越小。

正确佩戴听力保护设备能够降低噪声暴露强度, 避免工人听力损伤[6]。 因此,在这5个生产装置附近工作的人员必须佩戴听力保护设备。

综上,在海上平台噪声的职业卫生管理中,需要考虑环境湿度、温度、气压等对噪声水平的影响。

作者声明本文无实际或潜在的利益冲突

摘要：目的 了解海上平台不同生产装置噪声的影响因素,为预防职业病提供依据。方法 对南海6个相似的海上平台的5个生产装置的噪声和环境湿度、气压、温度进行调查。结果 海上平台的化学药剂撬噪声为78.4~92.3 d B(A),原油外输管线为68.0~93.2 d B(A),空压机为74.1~92.3 d B(A),井口采油树为66.1~90.2 d B(A),造淡机为70.8~95.9 d B(A),最大值均超过了国家卫生标准。环境湿度与化学药剂撬、原油外输管线、空压机、井口区采油树和造淡机5个生产装置的噪声均呈正相关(n=18、15、18、18、18,r=0.883、0.792、0.709、0.616、0.507,均P<0.05)。环境气压与5个生产装置噪声无相关(P>0.05)。环境温度与化学药剂撬噪声呈负相关(r=-0.515,P<0.05),与其他4个生产装置噪声无相关(P>0.05)。结论 在环境湿度大的天气下要加强对个人听力的保护;对不同生产装置噪声的职业卫生管理要考虑环境湿度和温度的影响。

关键词：海上平台,生产装置,噪声,湿度,气压,温度

参考文献

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