气源环境监控系统设计与实现

　　0　引言

　　目前,采用高压氮气的气源装置已经广泛地用于冷却各种红外武器的红外探测器。气源装置对输入的高压氮气经过分压、净化和干燥处理,使输出气体的压力及露点等满足使用要求后才能输往红外探测器,所以对气源装置进行高精度的测量显得至关重要。

　　用于压力、露点、温度和湿度等环境测量的传感器种类繁多,精度也各不相同,但它们的共同特点是标准输出电流在4~20mA之间。这些微电信号一般先通过模拟电路转换成量程较大的电压信号,再利用线性比例电路实现模拟量测量,或通过AD采样实现数字量测量。本文的气源环境监测系统通过设计放大滤波电路和信号调理卡,不仅实现了模拟量和数字量的高精度测量,而且通过对测量数据和两者测量精度差异的分析对电路部分进行了改进;此外,对气源装置工作状态的计算机监控,提高了系统运行的安全可靠性[1]。

　　1　气源环境监测系统方案设计

　　1·1　系统技术指标及要求

　　(1)氮气压力:输入0~22MPa,输出0~16MPa,测量精度1%;

　　(2)氮气露点:≤—69℃,精度5%;

　　(3)环境温度: 15~28℃,精度±1℃;

　　(4)环境湿度: 20%~80%,精度1%;

　　(5)显示精度:小数点后1位有效数字;

　　(6)配备烟雾和异常情况下声光报警功能;

　　(7)增加模拟仪表显示压力、露点;

　　(8)电磁气压阀可程控;

　　(9)全系统计算机监控,可以实现无人值守。

　　1·2　气源装置工作原理及控制方式

　　气源装置结构示意图见图1所示。高压氮气从进气口输入,由a、b、c、d4个电磁气压阀控制气体的流向,其吸合及断开用开关电信号进行控制也可手动完成,因此设备面板上专门设置了电磁阀监控口,提供开关状态输出端以及控制输入端。A、B塔用于净化和干燥气体,有吸附和再生两种工作方式。吸附指气流从进气口到分流装置前干燥和净化的过程;再生指从分流装置分出的一部分气体返回到A塔或B塔,靠气体的流动对过滤网进行清理及对干燥剂进行除湿的过程。由A、B塔流过的气体经分流装置到出气口,再接到外用设备使用。其工作方式见表1所示。

　　一般情况下采用正常方式3,当检测到露点不能满足要求时采用方式1和2、甚至暂停工作4,工作结束时采用方式4将塔里的高压氮气排出。当监测到入口、出口压力超标时,立即采用异常情况方式4。

　1·3　系统设计

　　系统主要由氮气气源装置、压力、露点、温度、湿度、烟雾传感器、声光报警器和PC机组成,以及模拟电路和模拟仪表、信号调理电路和AD/DA采集卡。系统总体结构如图2所示。