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(guó)防科工委真空計(jì)量一級(jí)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(lái)，別離用來(lái)校準(zhǔn)其空計(jì)、質(zhì)譜計(jì)、潤(rùn)孔和流量表。眼前，真空計(jì)量一級(jí)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(dòng)掌握、儀器量具通信、數(shù)據(jù)搜羅和解決等性能。白文說(shuō)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(jī)。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(guó)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(guó)防科工委真空計(jì)量一級(jí)站結(jié)束在真空計(jì)量中利用電腦技能，通過(guò)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(dòng)掌握、儀器量具通信、數(shù)據(jù)搜羅和解決等性能。白文說(shuō)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(jī)。2、電腦技能2.1、電腦硬件技能
　　 在電腦硬件的開(kāi)發(fā)內(nèi)中中，最早運(yùn)用的電腦硬件是用匯編言語(yǔ)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(jí)編程言語(yǔ)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(jí)編程言語(yǔ)和MicrosoftFoxpro,MicrosoftAccess等數(shù)據(jù)庫(kù)治理零碎開(kāi)發(fā)硬件繼續(xù)混合編程，豈但使開(kāi)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(duì)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)繼續(xù)無(wú)效的治理。
　　 電腦硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)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(shí)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(duì)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(shí)設(shè)計(jì)制作一些掌握通路和轉(zhuǎn)換通路，用來(lái)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(guò)硬件通路、可編程掌握器、電腦接口與掌握電腦相連，組成測(cè)量與掌握零碎�？删幊陶莆掌骱碗娔X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(guó)DEC數(shù)字設(shè)施公司研制入世界上第一臺(tái)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(zhǎng)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(dòng)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(gè)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(gè)須要實(shí)時(shí)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(chǎng)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(guò)通知引證后按規(guī)程的使命產(chǎn)生相應(yīng)的掌握信號(hào)，去啟動(dòng)、開(kāi)放無(wú)關(guān)掌握門通路，分時(shí)、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(dòng)，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(wú)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(wú)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(wú)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(cè)量?jī)x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(guò)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(guò)譯碼能力失去測(cè)量數(shù)據(jù)，接報(bào)和編程都較簡(jiǎn)單。
　　 隨著電腦利用技能在我國(guó)的遍及，電腦上用的通用接口在主動(dòng)測(cè)試和主動(dòng)掌握中的利用越來(lái)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(lái)的。RS示意“舉薦規(guī)范”(RecommendedStandard)，是指美國(guó)電子輕工業(yè)協(xié)會(huì)(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(gè)信號(hào)線，大少數(shù)信號(hào)線與運(yùn)用電話線無(wú)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(gè)信號(hào)線，圖2給出了兩臺(tái)電腦或終端間的聯(lián)接步驟，兩者的信號(hào)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(tái)電腦和終端的數(shù)據(jù)輸入是另一臺(tái)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(duì)信號(hào)地對(duì)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(hào)傳輸。采納RS-232-C接口繼續(xù)通信時(shí)，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(duì)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(shuō)，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(lái)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(hào)產(chǎn)生器等帶有IEEE-488接口的儀器零碎之間的無(wú)效通迅目的。70年歲年初，美國(guó)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(gè)規(guī)范存在多用性、性能強(qiáng)的長(zhǎng)處。美國(guó)IEEE和IEC采納了某個(gè)規(guī)范，在某個(gè)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(guó)內(nèi)規(guī)范。IEEE-488總卡鉗范的別號(hào)有HP-IB、GP-IB、IEC-IB、PLUS-IB。
　　 IEEE-488接口規(guī)程了一個(gè)24線的組合插銷座作為聯(lián)接器，界說(shuō)了每個(gè)引腳的性能:給定了規(guī)范論理和用來(lái)各族儀器設(shè)施之間對(duì)話的步驟及規(guī)定:界說(shuō)了輸出輸入信號(hào)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(gè)設(shè)施。采納IEEE-488接口繼續(xù)通信時(shí)應(yīng)留神控者、講者、聽(tīng)者之間的關(guān)系和傳遞數(shù)據(jù)的時(shí)序。電腦和測(cè)量量具的通信內(nèi)中中，適當(dāng)在硬件中增多延時(shí)，使之與IEEE-488接口的作業(yè)時(shí)序相匹配。為縮小數(shù)據(jù)搜羅謬誤，電腦應(yīng)答每個(gè)被測(cè)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(jí)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(lái)，別離用來(lái)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(jí)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(gè)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(wèn)題繼續(xù)數(shù)值模仿，得出牢靠的模仿后果，無(wú)利于對(duì)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(gè)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(jí)站發(fā)展過(guò)用視角系數(shù)法劃算球狀比對(duì)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(chǎng)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L(zhǎng)8)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(shí)校準(zhǔn)室內(nèi)分子流場(chǎng)的散布狀況，聯(lián)合理論零碎選用蒙特卡洛法對(duì)非勻稱分子流場(chǎng)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(wèn)題是那種事變涌現(xiàn)的或然率，或者是某個(gè)隨機(jī)變t的期冀值時(shí)，它們能夠經(jīng)過(guò)那種嘗試的步驟失去這種事變涌現(xiàn)的效率，或者某個(gè)隨機(jī)變量的均勻值，況且把它們作為問(wèn)題的解。這就是蒙特卡洛法的根本思維。
　　 經(jīng)過(guò)電腦對(duì)校準(zhǔn)室內(nèi)的分子流場(chǎng)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(chǎng)散布曲線，抽速變遷及分子入射、返流時(shí)因?yàn)榭缀駥?dǎo)致的束流效應(yīng)答校準(zhǔn)室內(nèi)分子流場(chǎng)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(wú)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(jiǎn)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(tái)相對(duì)真空規(guī)范，用來(lái)校準(zhǔn)庫(kù)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(cè)量前級(jí)規(guī)范壓力，經(jīng)過(guò)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(jí)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(jí)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(jiǎn)單，劃算量大。為了可以提供一個(gè)實(shí)時(shí)的規(guī)范壓力值，便于對(duì)校準(zhǔn)內(nèi)中繼續(xù)實(shí)時(shí)綜合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)校準(zhǔn)中涌現(xiàn)的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了電腦校準(zhǔn)硬件，依據(jù)校準(zhǔn)公式對(duì)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(dòng)。
　　 在真空校準(zhǔn)作業(yè)中，須要對(duì)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(guò)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(duì)真空計(jì)讀數(shù)的因變量。
　　 表1為一臺(tái)390HA型庫(kù)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(kù)容地膜規(guī)的校準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖4，從圖中看出校準(zhǔn)曲線偏離線性，這是因?yàn)殚L(zhǎng)期運(yùn)用招致其性能上升造成的。僅給出校準(zhǔn)曲線無(wú)奈準(zhǔn)確修改庫(kù)容地膜規(guī)，須要分段給出修改公式15一100kPa測(cè)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(jiàn)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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