便携式数字压力校验仪

便携式数字压力校验仪设计

第一章 设计背景与核心目标

传统压力校验设备存在体积庞大、操作复杂、测量精度不足、便携性差等问题，难以适配工业现场巡检、户外设备校准等移动场景，而实验室专用校验仪成本高、依赖外接电源，灵活性不足。本设计开发一款高性能便携式数字压力校验仪，核心目标为：测量范围覆盖-100kPa~6MPa，压力测量精度≤±0.05%FS，支持表压、绝压、差压三种测量模式；具备压力源输出与校准功能，可校准压力表、压力传感器等设备；系统重量≤1.5kg，内置电池续航≥8小时，适配无外接电源场景；支持数据存储、导出与远程通信，操作界面简洁，兼顾专业性与易用性，为工业生产与计量检测提供高效解决方案。

第二章 系统硬件架构设计

系统硬件采用“压力采集模块-核心控制模块-压力输出模块-交互通信模块-供电模块”模块化架构，兼顾精度与便携性。压力采集模块选用高精度MEMS压力传感器，搭配信号调理电路（滤波、放大、温度补偿），将压力信号转换为标准电信号，保障测量精准性；核心控制模块采用STM32H743单片机，具备高速运算能力与丰富外设，负责数据处理、逻辑控制与校准算法执行；压力输出模块由微型精密气泵、电磁阀门、压力调节机构组成，可输出稳定压力源，满足校准需求；交互通信模块配备4.3英寸触控屏、实体操作键，支持蓝牙/WiFi远程通信，实时显示压力值、校准状态与电池电量；供电模块采用12000mAh锂电池，搭配电源管理芯片实现充电保护与低功耗控制，支持USB-C快充，硬件整体集成于防水便携机箱，重量控制在1.3kg，便于携带与现场操作。

第三章 系统软件设计与控制逻辑

系统软件基于Keil MDK开发，采用C语言模块化编程，核心分为测量校准、数据处理、交互控制、数据管理四大模块。测量校准模块实现压力采集、信号校准与压力源输出控制，采用分段线性校准算法与温度补偿算法，修正传感器误差，提升测量精度；数据处理模块对采集的压力数据进行滤波、换算，支持多种压力单位（kPa、MPa、psi等）切换，实时输出精准测量结果；交互控制模块设计图形化操作界面，简化校准流程，支持一键校准、手动校准两种模式，关键操作配备语音提示与弹窗确认；数据管理模块支持本地存储≥1000组校准数据，记录校准时间、设备信息与误差值，通过蓝牙/WiFi导出Excel格式报表，同时支持远程监控与参数设置。软件加入故障自检功能，检测到传感器异常、压力源故障时立即停机报警，保障使用安全。

第四章 性能测试与应用分析

搭建压力校准测试平台，与标准压力校验仪开展对比测试，同时在工业车间、户外巡检等场景进行实地应用验证。测试结果显示，校验仪测量精度达±0.04%FS，压力输出稳定性≤±0.02%FS，校准误差符合国家计量标准；满电状态下连续工作10小时，满足户外长时间使用需求；蓝牙/WiFi通信距离可达20米，数据传输无丢包，报表导出格式规范；设备操作简单，非专业人员经简单培训即可上手。实际应用中，该校验仪可快速完成压力表、压力变送器等设备的现场校准，相较于传统设备，校准效率提升50%以上，无需携带沉重仪器与外接电源，大幅降低检测人员劳动强度；成本仅为实验室专用校验仪的1/3，具备高性价比优势。该设计兼具高精度、便携性与多功能性，可广泛应用于石油化工、电力、冶金等行业的压力计量检测场景，具备较高的工程实用价值与市场推广潜力。

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