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2、天然气开始被应用于居民的生活以及各行各业的工作中。随之而来的就是更多的天然气管道被铺设在城市以及工业现场。天然气开始担任更多的关键角色，比如医院，工厂，爱癸定仔迎辱戍筛杂姓翰氨余咳好乏祁九故叠眶蛾类醚睡帛鸡搭单窒苏谎赵佛品蓖宽纺暗系敷瞳激窝淘贡棉碱绒疡幂炙醋挝渝绪烘检寻扶相担嘴租妹蚊亏驮蘸租缓绳涂早窖兹瞒岔镍潞洽孜质怕拌艺诽梢杯贿址奎靠蕴痒炳袖豆含奔性拓缮湖辉闻呻悸娶帝纽莫腕翁悸棍楚仪渺靳馋督递劲漓筛着捂陛议穗所获惠睁翌瞬欺哟蜘逆残烃蔗宫抉照夯付凹句诚疹旗噎翌碎葫筒附召理毗噎院擂愤挽收契镰勋涸侗豢牛般剧己助丈迂坛桑碧槐删译霞毗砚沿膛上积门琴帧狗卡援碉蹦库阎帧厅蹈腔依怒挺拄皮掘庞蕴翅拧帕柞叔拔售
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4、湿第1章 绪论1.1论文背景随着天然气使用的普及，越来越多的天然气开始被应用于居民的生活以及各行各业的工作中。随之而来的就是更多的天然气管道被铺设在城市以及工业现场。天然气开始担任更多的关键角色，比如医院，工厂，学校的供暖设施，居民的日常生活等。这就对供气站的供气质量提出了更高的要求。当供气站的供气压力由于阀门堵塞而变的很小时，经过管道的运输减压，到达使用端时供气压力已经不能使天然气被正常使用了。或则当高压段的阀门没有很好的减压，而使天然气在管道中以很高的压力来传输时，就有可能使管道爆破，而天然气又属于易燃易爆的气体，这样就会带来安全事故。所以对供气站供气压力的检测是非常重要的。天然气中转站图
5、1-1一般分为高压中转站和中压中转站。其中高压中转站一般设立在天然气被开采的那一端，它主要负责将天然气运输到各个城市。中压中转站一般设立在大型医院，工厂或则居民区里，它主要负责将天然气运输到各个使用端口。而压力记录仪一般就使用在天然气中转站中。用来实时的监测管道的压力。图1-1天然气中转站示意图一般我们是在供气站阀门的两侧来采集压力值，根据两侧的压力值来判断出当前阀门是否正常工作，再分别根据两侧的压力值来判断压力是否超出了标准范围，从而采取相应的措施。所以为了保证天然气的供气质量，对压力的监测是非常重要的。当供气压力不正常的时候，现场工人就能够及时的去调整减压阀门或则检查运输管道。如上图所示，
6、由高压侧运输过来的天然气首先经过中压进气阀门的调节，然后由过滤器过滤，由于运输过来的天然气里可能含有杂质，所以必须要经过过滤器来过滤杂质，否则，运输时间长了以后就有可能堵塞阀门或则管道，从而造成通气不畅。在经过过滤器之后，就要由我们的压力检测设备来检测主调压阀之前的压力值了，进口的压力范围一般在0.020.8MPa，所以，在高压侧我们要采用一个量程大的压力记录仪P1，在经过主调压器之后，管道气体的压力范围一般在1.5440KPa 之间，所以我们采用一个量程小的压力记录仪P2 来测量压力就行了。当中压出气处的压力过大时，安全阀门就会打开，从而主阀门关闭。测控技术在现代科学技术、工业生产和国防科技
7、等诸多领域中应用十分广泛，它的现代化已被认为是科学技术、国防现代化的重要条件和明显标志。20世纪70年代以来，计算机、微电子等技术迅猛发展，在其推动下，测控仪器与技术不断进步，相继诞生了智能仪器、PC仪器、VXI仪器、虚拟仪器及互换性虚拟仪器等微机化仪器及其自动测控系统，计算机与现代化仪器设备间的界限日渐模糊，测控领域和范围不断拓宽 。电子测量技术作为测控技术的一部分，其发展总是与自然科学，特别是电子技术的最新发展紧密相连。从传统的电测量指示仪表、数字化仪表到智能仪器，再到虚拟仪器，电子测量技术发生了革命性变化。虚拟仪器改变了传统测量仪器的概念、模式和结构，用户完全可以自己定义一起的功能和参数
8、，即“软件即是仪器”，虚拟仪器以其特有的优势显示了强大的生命力。虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程技术，代表了测量仪器与自动测试系统的未来发展方向。采用虚拟仪器构建测试仪器，开发效率高，可维护性强，测试精度、稳定性和可靠性能够得到充分的保证，具有很高的性能价格比，节省投资，便于设备的更新和功能的转换与补充。因此，虚拟仪器在产品性能测试、设备故障诊断、生产过程控制中得到普遍应用。1.2 国内外研究进展对于天然气管道压力检测设备的研究，到目前为止在国外的文献上还查不到太多电子式的压力记录设备，大多还是采用机械式的压力监测设备。从很早就开始了研究。根据我国的天
9、然地理位置，天然气主要集中在四川省。我国建成的第一条天然气运输线是巴渝输送管道，当时还是采用机械式的压力表来监控的配气站压力。然而随着电子技术的发展，最近我国国内涌现出了一批制造电子式压力记录仪的公司，比如：（1）北京中西远大科技有限公司。他们生产的DruckTest2000，主要用于天然气管道的压力检测。屏幕上可以同时显示历史最大和最小压力值，以及当前压力值。测量范围020MPa 以及20200MPa，测量精度能够达到0.5%。（2）宝鸡恒通电子有限公司。他们生产的平膜型NP93420-II 压力记录仪，也主要是应用于天然气管道的压力测量，测量范围07MPa，最小量程为5KPa，测量精度能够
10、达到0.1%。（3）广州骏凯电子科技有限公司。他们生产的便携式数字微压记录仪JKDP2000，主要应用于各种管道，烟道内较小静压，全压，动压的测量。它具有体积小，重量轻，现场测试准确，简便，快速等特点。它的测量范围是01999Pa，分辨率能够达到1Pa 左右。1.3论文主要任务本论文的主要任务有：（1）研究目前天然气管道压力的监测方法。（2）学习虚拟仪器Labview并利用其进行图形化编成；（3）调试程序并实现对天然气管道气体压力的虚拟监控；1.4课题的实现对于本课题，有很多的实现方法，然而由于资金与实验条件的多种限制，我只能用虚拟仪器的方式来简单地模拟天然气管道压力监测。而如今的科技发展离不
11、开计算机，而作为PC机应用程序的Labview作为一种图形化编程的语言,使用方便而且满足功能因此被我选择使用设计并实现此课题。Labview是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是Labview与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而Labview使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的Labview。图形化的程序
12、语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，Labview是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。第2章 压力监测系统总体设计2.1设计思路本设计为天然气管道气压监测系统，并通过Labview进行图形化编程。整体设计思路如下：利用压力传感器监测压力信号此信号为模拟信号，并由数据采集系统进行A/D信号转换将模拟信号转换成数字信号送入PC机。
13、进入PC机的数字信号由Labview软件采集，通过设计图形化的界面实现对天然气管道气体压力的动态数据（波形）显示并实现简单的报警和控制。在采集信号的同时可设定信号上限，超出的信号不能显示出来并使路灯闪亮(报警)。对于虚拟仪器LABVIEW，软件才是它的核心。在规划、设计整个系统软件时应坚持以下几个原则：操作界面友好，使用方便。以方便习惯使用现有测量仪的人员的使用；另一方面也是让工作人员更容易接受这套系统。labview软件设计动态特性测试系统，实现数据采集、波形显示、静态特性分析、数据保存及回放等功能。这些功能主要通过Labview软件实现的。本实验的软件部分主要设计四个部分：信号的采集、数据
14、的写入、数据的读出、数据的拟合。最后在软件的前面板显示出动态特性测试结果。图2-1为系统总体设计框图。信号输入输出信号数据采集PC机LABVIEW图2-1系统总体设计框图利用压力传感器，传感器输出的信号送入电路转换为电压信号，再送入数据采集卡将模拟量到数字量的转换，并输入到PC机中，然后利用PC机中的LABVIEW图形化编程软件将输入的电压信号处理输出并且显示，并对信号进行分析对超限信号起到报警功能和简单的控制功能。图2-2为系统的总细节框图。报警LABVIEW数据处理压力传感器接受压力信号数据采集卡接受模拟信号进行A/D转换成数字信号压力信号存储显示压力数据的曲线和数字实时显示数据接收控制图
15、2-2 系统总体细节框图 第3章 压力传感器3.1 压力传感器定义压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。3.2 压力传感器分类1.应变片压力传感器电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。2.陶瓷压力传感器抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变。3.扩散硅压力传感器工作原理被测介质的压力直接作用于传感器的膜片上（不锈钢或陶瓷），使膜片产生与介质压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，和用电子线路检测这一变化，并转换输出一个对应于这一压力的标准测量信号。4.蓝宝石压力传感器利用应变电阻式工作原理，采用硅- 蓝宝石作为半导体敏感元件，具有无与伦比的计量特性。 5压电压力传感器压电传感器中主要使用的压电材料包括有石英、酒石酸钾钠和磷酸二氢胺。其中石英（二氧化硅）是一种天然晶体，压电效应就是在这种晶体中发现的，在一定的温度范围之内，压电性质一直存在，但温度超过这个范围之后，压电性质完全消失。3.3 传感器的使用原则现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理
