電腦技能在真空計(jì)量中的利用(1)

電腦技能在真空計(jì)量中的利用(1)

　　國防科工委真空計(jì)量一級站發(fā)展真空計(jì)量的鉆研己有三十積年的歷史，全壓力、分壓力和流量(漏率)的計(jì)量規(guī)范安裝己經(jīng)逐步構(gòu)建起來，別離用來校準(zhǔn)其空計(jì)、質(zhì)譜計(jì)、潤孔和流量表。眼前，真空計(jì)量一級站正致力于極高真空、微流量、分壓力的校準(zhǔn)技能鉆研，電腦技能寬泛地利用在上述鉆研畛域，豈但實(shí)現(xiàn)了非失調(diào)態(tài)分子流實(shí)踐的電腦數(shù)值模仿，而且在真空計(jì)量規(guī)范裝里的研制中兌現(xiàn)了主動掌握、儀器量具通信、數(shù)據(jù)搜羅和解決等性能。白文說明了有關(guān)的電腦技能及其在真空計(jì)量鉆研中獲得的一些利用成績。1、小引
　　 飛速停滯的電腦技能在各行各業(yè)失去寬泛利用。
　　 八十年歲美國己經(jīng)將電腦技能利用到真空設(shè)施的研制中。九十年歲初，國防科工委真空計(jì)量一級站結(jié)束在真空計(jì)量中利用電腦技能，通過近十年的鉆研和實(shí)際，豈但實(shí)現(xiàn)了非失調(diào)態(tài)分子流實(shí)踐的電腦數(shù)值模仿，而且在真空計(jì)量規(guī)范安裝的研制中兌現(xiàn)了主動掌握、儀器量具通信、數(shù)據(jù)搜羅和解決等性能。白文說明了有關(guān)的電腦技能及其在真空計(jì)量鉆研中獲得的一些利用成績。2、電腦技能2.1、電腦硬件技能
　　 在電腦硬件的開發(fā)內(nèi)中中，最早運(yùn)用的電腦硬件是用匯編言語寫成的，運(yùn)行在晚期的單板機(jī)上，接著采納Basic,Fortran,C等高級編程言語編制的電腦硬件被一大批運(yùn)用，眼前采納的步驟是使用上述高級編程言語和MicrosoftFoxpro,MicrosoftAccess等數(shù)據(jù)庫治理零碎開發(fā)硬件繼續(xù)混合編程，豈但使開發(fā)的利用硬件存在快捷的演算性能、壯大的接口操作性能，而且可以對校準(zhǔn)數(shù)據(jù)繼續(xù)無效的治理。
　　 電腦硬件開發(fā)平臺從晚期的DOS操作零碎停滯到Windows。操作零碎，兌現(xiàn)了多使命治理，存在OLE(ObjectLinkingandEmbedding)目標(biāo)鏈接及嵌入和DDE(DynamicDataExchange)靜態(tài)數(shù)據(jù)交流性能，可以與其它利用程序之間傳送信息，最大限度天時用Windows利用程序提供的一大批資源。2.2、電腦硬件技能
　　 為了可以兌現(xiàn)電腦對真空零碎的掌握，率先要利用模仿通路和數(shù)字通路的根底常識設(shè)計(jì)制作一些掌握通路和轉(zhuǎn)換通路，用來電腦和被控目標(biāo)之間的硬件聯(lián)絡(luò)。而后將被控目標(biāo)經(jīng)過硬件通路、可編程掌握器、電腦接口與掌握電腦相連，組成測量與掌握零碎。可編程掌握器和電腦接口技能在電腦掌握中利用非常寬泛。
2.2.1、可編程掌握器
　　 可編程掌握器(ProgrammbleController)，縮寫成PC.1969年美國DEC數(shù)字設(shè)施公司研制入世界上第一臺可編程掌握器。它是為了取替代續(xù)器掌握而研制的，既保留了替續(xù)器掌握的長處，又所以采納了微型電腦的一些原理和技能，戰(zhàn)勝了替續(xù)器掌握的缺點(diǎn)。古代的可編程掌握器汲取了內(nèi)中掌握量具、通信技能、數(shù)字掌握技能的特點(diǎn)，使可編程掌握器不僅能實(shí)現(xiàn)程序掌握，還能兌現(xiàn)主動調(diào)節(jié)川。因?yàn)榭删幊陶莆掌鞔嬖跇O高的牢靠性，編程容易，運(yùn)用不便，已變成以后和今后輕工業(yè)掌握的重要目的和不足道的根底掌握設(shè)施之一，在輕工業(yè)掌握中失去了寬泛的利用。
　　 可編程掌握器正常由輸出全體、論理全體和輸入全體三個全體組成，如圖1所示。輸出全體收集并銷毀被控目標(biāo)理論運(yùn)行的數(shù)據(jù)和信息;論理全體解決由輸出全體所獲得的信息，并斷定那些性能須要輸入;輸入全體提供被控目標(biāo)中，哪多少個須要實(shí)時操作解決。
　　 可編程掌握器按零碎程序賦予的性能，承受并存貯從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù);用掃描的形式吸收當(dāng)場輸出安裝的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并惠存輸出狀態(tài)表和數(shù)據(jù)存放器中:進(jìn)入運(yùn)行述態(tài)后，從存貯器逐條讀取用戶程序，通過通知引證后按規(guī)程的使命產(chǎn)生相應(yīng)的掌握信號，去啟動、開放無關(guān)掌握門通路，分時、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳遞、組合、比擬和變換等舉動，實(shí)現(xiàn)用戶程序中規(guī)程的論理或算術(shù)演算等使命;依據(jù)演算后果復(fù)舊無關(guān)標(biāo)記位的狀態(tài)和輸入狀態(tài)存放器表的意思，再由輸入狀態(tài)表的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)存放器的無關(guān)意思，兌現(xiàn)輸入掌握、數(shù)據(jù)通信等性能。LAD(LadderDiagram)梯形圖相似替續(xù)器掌握通路內(nèi)容，無比直觀易懂，是各族可編程掌握器通用的編程形式。
2.2.2、電腦接口技能
　　 晚期的真空測量儀器量具接口設(shè)斤斤計(jì)較為容易，采納BCD碼接口，電腦經(jīng)過數(shù)字量愉入輸入接口繼續(xù)數(shù)據(jù)通信，搜羅到的數(shù)據(jù)務(wù)必通過譯碼能力失去測量數(shù)據(jù)，接報(bào)和編程都較簡單。
　　 隨著電腦利用技能在我國的遍及，電腦上用的通用接口在主動測試和主動掌握中的利用越來越廣。電腦上的通用接口正常有兩類，一類是串行通信口，另一類是并行通信口。
　　 串行通信口中RS-232-C異步串行通信接口利用最為寬泛，RS-422.RS-423.RS-449和RS485等多少類異步串行通信接口都是在RS-232一的根底上停滯起來的。RS示意“舉薦規(guī)范”(RecommendedStandard)，是指美國電子輕工業(yè)協(xié)會(E工k)正式宣布的標(biāo)推，它們規(guī)程了異步串行通信接口的電氣聯(lián)接形式。RS-232-C接口是為了用水話網(wǎng)繼續(xù)數(shù)據(jù)通信而制訂的規(guī)范。隨著電腦技能的停滯，除非遠(yuǎn)間隔通信仍采納本法外，遠(yuǎn)程通信和儀器量具的掌握也采納這種接口步驟。
　　 RS-232一規(guī)范規(guī)程有25根連線，運(yùn)用21個信號線，大少數(shù)信號線與運(yùn)用電話線無關(guān)，在間接通信的狀況下并不須要。在正常間接通信中僅用到3個信號線，圖2給出了兩臺電腦或終端間的聯(lián)接步驟，兩者的信號地線間接相連，發(fā)送數(shù)據(jù)線和吸收數(shù)據(jù)線穿插聯(lián)接，即一臺電腦和終端的數(shù)據(jù)輸入是另一臺電腦的輸出。
　　 RS-232-C規(guī)程“1”的論理電平在一3V--15V之間，"0”的論理電平在十3V^-+15V之間，采納那樣對信號地對稱的電壓，而且電壓那樣高重要是為了預(yù)防煩擾，正常在30米的間隔內(nèi)能夠保險(xiǎn)地繼續(xù)信號傳輸。采納RS-232-C接口繼續(xù)通信時，要留神電腦和被控目標(biāo)之間的數(shù)據(jù)傳輸體例和串行通信進(jìn)度是否統(tǒng)一Is7數(shù)據(jù)傳輸體例中對數(shù)據(jù)的起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停留位須有明確的界說，串行通信波特率(每秒傳遞的位數(shù))通常運(yùn)用9600。
　　 IEEE-488接口，眼前重要用來較小的零碎與零碎之間的通信。它是聯(lián)接電腦與各族電子儀器，如數(shù)字電壓表、效率計(jì)數(shù)器、可程控電源、信號產(chǎn)生器等帶有IEEE-488接口的儀器零碎之間的無效通迅目的。70年歲年初，美國HP公司制訂了大家用的8位數(shù)據(jù)通道的并行接口規(guī)范，某個規(guī)范存在多用性、性能強(qiáng)的長處。美國IEEE和IEC采納了某個規(guī)范，在某個規(guī)范的根底上制訂了IEEE-488和IEC-625-1規(guī)范作為規(guī)范接口總線的國內(nèi)規(guī)范。IEEE-488總卡鉗范的別號有HP-IB、GP-IB、IEC-IB、PLUS-IB。
　　 IEEE-488接口規(guī)程了一個24線的組合插銷座作為聯(lián)接器，界說了每個引腳的性能:給定了規(guī)范論理和用來各族儀器設(shè)施之間對話的步驟及規(guī)定:界說了輸出輸入信號電平規(guī)范，低電平蕊+0.8V為論理u1rf，高電平)2.OV為論理“0”，即接口采納負(fù)論理;規(guī)程信息傳輸間隔最遠(yuǎn)為20米;接口總線上最多可聯(lián)接15個設(shè)施。采納IEEE-488接口繼續(xù)通信時應(yīng)留神控者、講者、聽者之間的關(guān)系和傳遞數(shù)據(jù)的時序。電腦和測量量具的通信內(nèi)中中，適當(dāng)在硬件中增多延時，使之與IEEE-488接口的作業(yè)時序相匹配。為縮小數(shù)據(jù)搜羅謬誤，電腦應(yīng)答每個被測量都繼續(xù)屢次數(shù)據(jù)搜羅，而后用數(shù)字濾波技能繼續(xù)解決，能夠防止產(chǎn)生數(shù)據(jù)搜羅謬誤。3、電腦技能利用范例
　　 真空計(jì)量一級站發(fā)展真空計(jì)量的鉆研己有三十積年的歷史，全壓力、分壓力和流量(漏率)的計(jì)量規(guī)范安裝曾經(jīng)逐步構(gòu)建起來，別離用來校準(zhǔn)真空計(jì)、質(zhì)譜計(jì)、漏孔和流量表。眼前，真空計(jì)量一級站正致力于極高真空、微流量、分壓力的校準(zhǔn)技能鉆研。電腦技能寬泛地利用在上述鉆研畛域，使真空計(jì)量的程度失去了普及。從以次四個上面論述了電腦技能在真空計(jì)量中的利用。3.1、數(shù)值模仿
　　 利用水腦能夠?qū)φ婵沼?jì)量中的一些實(shí)踐問題繼續(xù)數(shù)值模仿，得出牢靠的模仿后果，無利于對它們繼續(xù)深刻的鉆研。從實(shí)踐上鉆研非失調(diào)態(tài)(穩(wěn)態(tài)非勻稱)分子流的步驟是率先假設(shè)一個實(shí)踐模子，構(gòu)建定然的數(shù)學(xué)關(guān)系式，而后用解析法或電腦求解。眼前的實(shí)踐鉆研步驟能夠演繹為:視角系數(shù)法、積分方程法、蒙特卡洛法和等效名義法。真空計(jì)量一級站發(fā)展過用視角系數(shù)法劃算球狀比對容器中的分子流散布和用蒙特卡洛法模仿靜態(tài)流量法校準(zhǔn)零碎的分子流場散布的鉆研作業(yè)。
　　 依據(jù)ISO規(guī)范靜態(tài)流量法校準(zhǔn)零碎L8)采納了存在自我作古性的四球構(gòu)造模子，如圖3所示。為了明晰意識校準(zhǔn)室內(nèi)分子流場的散布狀況，聯(lián)合理論零碎選用蒙特卡洛法對非勻稱分子流場繼續(xù)了深刻的電腦模仿鉆研。
　　 蒙特卡洛法，又稱隨機(jī)取樣技巧或統(tǒng)計(jì)嘗試步驟。當(dāng)所務(wù)求解的問題是那種事變涌現(xiàn)的或然率，或者是某個隨機(jī)變t的期冀值時，它們能夠經(jīng)過那種嘗試的步驟失去這種事變涌現(xiàn)的效率，或者某個隨機(jī)變量的均勻值，況且把它們作為問題的解。這就是蒙特卡洛法的根本思維。
　　 經(jīng)過電腦對校準(zhǔn)室內(nèi)的分子流場繼續(xù)模仿，給出了分子流密度散布和校準(zhǔn)室內(nèi)名義縱向各地位上分子密度與赤道間的偏差，失去了校準(zhǔn)室分子流場散布曲線，抽速變遷及分子入射、返流時因?yàn)榭缀駥?dǎo)致的束流效應(yīng)答校準(zhǔn)室內(nèi)分子流場散布的莫須有。電腦數(shù)值模仿的后果為校準(zhǔn)零碎設(shè)計(jì)、調(diào)試和試驗(yàn)提供了無力的實(shí)踐根據(jù)。3.2、數(shù)學(xué)劃算
　　 科研人員運(yùn)用電腦可以優(yōu)哉游哉地實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)學(xué)劃算。
　　 非金屬收縮式真空計(jì)量規(guī)范安裝是一臺相對真空規(guī)范，用來校準(zhǔn)庫容地膜規(guī)和磁浮旋子規(guī)。規(guī)范安裝采納石英布爾登規(guī)準(zhǔn)確測量前級規(guī)范壓力，經(jīng)過一大批試驗(yàn)側(cè)定取樣室和校準(zhǔn)室的體積比，依據(jù)多級氣體陸續(xù)收縮公式能夠準(zhǔn)確劃算出規(guī)范壓力。因?yàn)樗尖獾叫��?zhǔn)內(nèi)中中要繼續(xù)屢次多級氣體收縮、取樣室壓力衰減、熱度變遷等成分，使得規(guī)范壓力的劃算公式簡單，劃算量大。為了可以提供一個實(shí)時的規(guī)范壓力值，便于對校準(zhǔn)內(nèi)中繼續(xù)實(shí)時綜合，及時發(fā)現(xiàn)校準(zhǔn)中涌現(xiàn)的問題，開發(fā)了電腦校準(zhǔn)硬件，依據(jù)校準(zhǔn)公式對規(guī)范壓力繼續(xù)劃算和修改，防止了校準(zhǔn)人員繁瑣的反復(fù)性勞動。
　　 在真空校準(zhǔn)作業(yè)中，須要對大里校準(zhǔn)數(shù)據(jù)繼續(xù)解決以給出校準(zhǔn)后果，經(jīng)過電腦硬件，比如電子表格硬件”MiCrosoftExcel，能夠?qū)π��?zhǔn)數(shù)據(jù)繼續(xù)解決，不僅能夠劃算出修改系數(shù)、規(guī)范偏差、不確定度，繪制校準(zhǔn)曲線，而且能夠依據(jù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)繼續(xù)回歸綜合，擬合出修改系數(shù)對真空計(jì)讀數(shù)的因變量。
　　 表1為一臺390HA型庫容地膜規(guī)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)讀數(shù)，P1，是規(guī)范壓力，P2是真空計(jì)讀數(shù)，C是修改系數(shù)，C=P1/P2。庫容地膜規(guī)的校準(zhǔn)曲線見圖4，從圖中看出校準(zhǔn)曲線偏離線性，這是因?yàn)殚L期運(yùn)用招致其性能上升造成的。僅給出校準(zhǔn)曲線無奈準(zhǔn)確修改庫容地膜規(guī)，須要分段給出修改公式15一100kPa測量規(guī)模內(nèi)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的六階多項(xiàng)式擬合曲線和擬合公式見圖5，依據(jù)擬合公式用戶能夠不便的得出修改系數(shù)。
　　

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