一种便携式高精度多参数标准器的研究与设计

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温度、湿度以及气压的多参数校准检测对于精密的仪器设备的校准十分重要,通常情况下,很多比较精密的仪器都需要在高精度的温度、湿度以及气压环境下进行参数校准。因此,当前市面上有很多用于控制温湿度和气压对精密仪器进行性能检测的标准器,但是这些传统的标准器设备受限于条件限制,基本都是大型仪器设备,只能固定放置在实验室环境进行工作,而不适合携带到工业现场进行现场应用。这就限制了多参数标准器的使用场景,例如在工业现场进行仪器仪表的温度、湿度、气压的校准检测难以进行。根据实际应用需求,这里提出设计一种体积较小、方便携带的,能够适用于工业现场使用的便携式高精度多参数标准器。首先,本课题对便携式高精度多参数标准器进行了系统设计,提出了便携式高精度多参数标准器整体的架构设计。在整体结构方面,为了达到便携式的效果,采用半导体制冷器和H桥模块、小型雾化泵和除湿器、电磁阀组和气泵等小型化设备作为控制温度、湿度、气压参数的执行设备,通过相应的结构设计使得设备更加便携式和小型化。其次,根据控制对象的不同,分别对温度、湿度、气压三个控制参数建立了数学模型,采用模糊PID控制方法对温度进行了控制,采用传统的PID控制方法对湿度和气压进行了控制,并且进行了仿真。最后,对系统进行了软硬件设计,软件设计方面,为了提高系统的实时性和可靠性,移植了Free RTOS实时操作系统,在此基础上完成了温度、湿度、气压等参数的数据采集和相应控制算法的软件实现等工作。硬件设计方面,在以STM32F407ZGT6芯片为主控单元的基础上,根据系统实际需求设计了各个执行设备的驱动电路。在完成了系统软硬件设计的基础上,对系统进行了性能测试。相对于传统的大型化标准器设备,本次设计的便携式高精度多参数标准器通过小型化的结构设计,在满足较高控制精度的前提下具有便携式、小型化的优点,适用于工业现场的现场应用,在温湿度及气压参数的现场性能检测领域有着广阔的应用前景。
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