气压仪器的自动化检定的系统原理与工作特点
气压平衡装置原理
气压平衡装置原理引言气压平衡装置是一种常见的工程设备，用于维持封闭空间内外的气压平衡。
在许多领域中都有广泛的应用，例如建筑物、航空航天、汽车工业等。
本文将深入探讨气压平衡装置的原理及其工作原理。
气压平衡装置的定义气压平衡装置是一种通过调节进出气体流量以维持封闭空间内外气压平衡的装置。
它通常由进气口、出气口、压力传感器、控制系统等组成。
气压平衡装置的工作原理1.检测气压差异气压平衡装置首先通过压力传感器监测封闭空间内外的气压差异。
这些压力传感器通常安装在进气口和出气口附近。
2.控制气体流量当气压差异超过设定阈值时，控制系统将启动气体流量调节机构，调整进出气体的流量。
这些调节机构可以是阀门、活塞或其他形式的流量控制设备。
3.维持气压平衡通过调整进出气体的流量，气压平衡装置可以及时地响应气压差异，使封闭空间内外的气压保持平衡。
这可以防止封闭空间内的气压过高或过低，从而确保安全和正常运行。
气压平衡装置的应用建筑物气压平衡装置在建筑物中起到关键作用。
首先，它们可以维持室内与室外的气压平衡，避免气流的交叉和异味的扩散。
其次，它们可以提高建筑物的能效，减少空调能耗。
例如，在高层建筑中，气压平衡装置可以降低楼层间的气压差异，减少空调系统的负荷，提高舒适度。
航空航天在航空航天领域，气压平衡装置用于控制飞机和航天器内外的气压差异。
这对于飞行员和宇航员的舒适和安全非常重要。
此外，气压平衡装置还可以提供机舱压力控制，保证航空器的正常飞行。
汽车工业在汽车工业中，气压平衡装置通常用于调节车辆内外的气压平衡。
这有助于提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度。
另外，一些高端汽车还配备了气压平衡装置，用于提高车内空气质量，减少气味和污染物的进入。
气压平衡装置的优势和限制优势•维持气压平衡，保持封闭空间的安全和正常运行；•提高能效，减少能源消耗；•提供舒适度和安全性；•应用广泛，可用于建筑、航空航天和汽车工业等领域。
限制•成本较高，安装和维护相对复杂；•受限于调节机构的能力，不能适应特别大的气压差异；•需要电力或其他能源供给。
气压传感器的标定原理
气压传感器的标定原理气压传感器的标定原理是通过校准和调整传感器输出值与实际气压值之间的关系，使传感器能够准确地测量和反映气压变化。
传统的气压传感器采用压阻式传感器，其工作原理是利用气体对传感器内的气体进行压强或变形，从而改变电阻值，进而将气压变化转化为电信号输出。
标定主要通过两个步骤实现：零点标定和量程标定。
零点标定是将传感器在无气压作用下的输出值设为零。
为了实现零点标定，需要确保传感器处于环境气压下，没有其他干扰因素。
一般情况下，将传感器放置在一个封闭的容器中，通过恒温控制和真空抽取手段确保容器内气压始终为零，然后校准传感器输出值为零。
量程标定是根据一定的标准气压进行的。
具体操作是将传感器与标准气压装置连接起来，将标准气压逐步增加至预期范围内，同时记录传感器的输出值。
然后将实际测得的传感器输出值与预期气压值之间的差异进行修正，以实现传感器输出值与气压之间的良好一致性。
除了传统的压阻式传感器，还有其他类型的气压传感器，如压电式气压传感器、毛细管气压传感器等。
这些传感器的标定原理也略有不同。
例如，压电式气压传感器利用压电材料的压电效应测量气压变化，其标定原理是调整电压信号与气压变化的关系，以实现精确的气压测量。
需要注意的是，气压传感器的标定是一个非常重要且复杂的过程。
其准确性直接影响到传感器的测量精度和可靠性。
因此，在标定过程中需要严格控制环境条件、选择适当的标定方法和参考标准，以确保传感器的性能达到设计要求。
总之，气压传感器的标定原理是通过校准和调整传感器输出值与实际气压值之间的关系，使传感器能够准确地测量和反映气压变化。
标定过程包括零点标定和量程标定，并会根据传感器的工作原理和类型选择适当的标定方法和参考标准。
标定过程的准确性和可靠性对传感器的性能具有重要影响，因此需要严格控制环境条件，并确保标定结果与实际应用需求一致。
气压试验的原理
气压试验的原理气压试验是一种用于测量和检测元件、装置或系统的气体密封性能的方法。
通过在被测装置中施加压力，然后观察压力变化情况，可以判断装置是否存在漏气或密封性能不佳的问题。
在工程和制造领域广泛应用，特别是在汽车、航空航天、石油化工和重要设施中的安全性检测上。
气压试验的基本原理是利用压力差来检测装置是否存在漏气。
通过在被测装置中注入一定压力的气体，并监测一段时间内压力的变化情况，从而判断装置是否具备良好的气密封性能。
具体而言，气压试验基于以下原理：1.压力传递原理：当一个容器或管道内部施加压力时，压力会通过装置的密封性能差异传递到外部。
通过测量外部压力的变化，可以间接反映容器内部的压力变化，从而判断装置的密封性能。
2.压力损失原理：封闭容器内的气体会通过漏洞或不完全密封的部位逸出，导致容器内的压力下降。
压力损失的速率与气体的流速、容器的尺寸和漏洞的大小有关。
通过测量压力损失的速率，可以评估装置的密封性能。
基于以上原理，气压试验通常分为两种类型：压力保持试验和压力变化试验。
压力保持试验压力保持试验是一种静态试验，通过在被测装置中注入一定压力的气体，然后观察一定时间内压力的变化情况。
在进行压力保持试验时，首先需要将被测装置与一个压力源相连接，并将装置内充满气体。
待装置内部压力达到一定数值后，关闭与压力源的连接，使装置与外界隔绝。
此时开始记录装置内部压力的变化。
如果装置存在漏气或密封性能不佳，装置内部的气体会逸出，导致压力下降。
通过检测压力的变化速率，可以判断装置的密封性能是否达标。
压力保持试验的优点是简单易行，适用于大部分常规气密装置的测试。
然而，由于压力下降速率较慢，可能需要较长的测试时间才能得到准确结果。
压力变化试验压力变化试验是一种动态试验，通过在被测装置中施加一系列压力变化，观察压力的变化情况。
在进行压力变化试验时，首先需要将被测装置与一个压力源相连接，并在一定时间内使装置内部压力升高或降低至一定数值。
气压的测定原理
气压的测定原理气压是指大气对单位面积上物体表面所施加的压力，是气体分子碰撞壁面产生的作用力的结果。
测定气压的原理通常通过测量压强或者测量大气压力来实现。
以下将详细介绍几种常见的气压测定原理。
一、压强测定原理：压强是指单位面积上所受到的垂直压力，常用单位为帕斯卡（Pa）。
气压实际上就是大气压力，因此可以通过测量压强来间接测定气压。
1. 水银柱压强计原理：水银柱压强计是一种常见的气压测定仪器。
其原理基于大气压力可以使水银上升到一定高度来平衡大气压力与液体压力之间的差异。
当气压增大时，水银柱的高度也随之增加；反之，当气压减小时，水银柱的高度则下降。
2. 气囊压强计原理：气囊压强计主要由一个气囊和一个连接压力计的管道组成。
当气囊受到外界气压的影响时，气囊内的气体会被挤压，从而增大管道内气体的压强。
测得管道内的压强即可间接测定气压。
3. 压电传感器原理：压电传感器利用材料的压电效应来测量压力或压强。
当压电材料受到外界压力作用时，会产生电荷变化，通过测量电荷的变化，可以推算出压强的大小，进而间接测定气压。
二、大气压力测定原理：大气压力的测定可以通过直接测量大气压力，以及利用其他物理量间接推算得到。
1. 水银压力计原理：水银压力计是一种传统的测定大气压力的仪器。
其原理是将水银封闭在一根玻璃管内，将一端封闭好后，在另一端开口处形成一定的真空，当大气压力作用在封闭口处时，水银会上升到一定高度，通过测量水银柱的高度来直接测定大气压力。
2. 差压传感器原理：差压传感器是一种常用的气压测定仪器，其主要原理是利用气体在封闭空间内产生的静压力差来测量气压。
差压传感器通过测量空间两侧的压强差，在一定条件下，可以计算得到大气压力值。
3. 电容器法原理：电容器法是一种通过测量电容的变化来间接测定气压的方法。
当一个电容器受到外界气压的影响时，其容量会发生变化，通过测量电容变化的大小，可以推算出气压的值。
总结起来，气压的测定原理主要通过测量压强或者直接测量大气压力来实现。
压力仪表校准自动化与计量管理智能化系统
程 ，将 被 校 仪 表 的全 部 信 息 自动 输 入 计 管 系 统 的数 据
库， 由计 管 一 体 化 系 统 按 计 量 技 术 管理 、 量 行 政 管 理 计
③ （～ ０ Ｍ ａ ｔ ０ ６ ） Ｐ ￣双向、 高效 、 低噪音液压泵完成。
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（） ２ 压力 、 电流 、 电压 自动测 量 系统
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其 由压 力 测 量 模 块 、 力 测 量 显 示 单 元 ， 及 电流 、 压 以 电压测 量 回路组 成 。
其功能包括 ： 压力测量 ： Ｏ ，ＯＭ ａ准确度为（． － （ ．， ） Ｐ ， －Ｉ ￣ ０ ＇ ｏ ２
粗 调设 定 微 调 阀 标 准 表 被校 表
程 的全部 压 力 。
研 究 制造 工业 计 量 标 准 仪 器 的 技 术优 势 ，将 数 字 化 、 智 能 化 、 络化 与信 息 化 技 术 有 效 地 运 用 于现 代 压 力 测 试 网 领 域 中 ， 制 成 功 全 新 概 念 的 、 压 力 仪 表 校 准 自动 化 研 集 与管 理智 能 化 于一 体 的 系统 （ 以下简 称 “ 管 系 统 ” 。 计 ）
为 （． ～ ． ） Ｓ 升 全 压 时 间 ≤１ 分 钟 ； 力 升 降 平 ０ ２ ０ ５％Ｆ ； ０ ０ ． ５ 压 稳， 无渗 漏 ， 噪声 ＜５ｄ ， 污染 。 ￣ ８ｂ 无 其解 决 方案 如 下 ：
自动气象站气压传感器自动化检定系统设计与实现
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传感 器 的 自动化 检定 系统 ， 以适 应 自动气象 站建设发 展 的需要 。本文介绍 了如 何对 省 、 市气象 计量 检定 部 门原
来 配 置 的气 压 检 定 系 统 进 行 升 级 改 造 ， 之 成 为 数 字 化 使 自动 检 定 系统 。
目前 ， 国 自动气 象 站 的 建 设 面 越 来 越 广 ， 省 中 尺 我 各 度 自动气 象 站 网建 设 速 度 也 非 常 快 。根 据 有 关 规 定 和
判断结果向控制器发出相应 指令 ， 对检定过程 进行控制 。
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维普资讯
第 ２期
陈武框 等 ： 自动气象站气压传感器 自动化检定系统设计与实现
５ ９
盘， 自动 打 印本 次 检 定 记 录及 结 果 。
４ 有关数据通过局域 网 自动传输到 中心服务 器的数 ） 据库 ， 实现数据共享 ， 强数 据的安全性 。 增 ５ 对 常规大气测压仪 器具有半 自动检 定功能 。除人 ） 工从键 盘输人 被检 仪器 的读数值 外 ， 他基 本上 与全 自 其
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第３ ０卷第 ２期
２０ ０ ８年 ４月
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自动 气 象 站 气 压 传 感 器 自动 化 检 定 系统 设 计 与 实 现
件 基 于 Ｗｉ ｏ ｓ 台 ， 用 Ｖ ６ ０编 写 。 ｎ ｗ平 ｄ 采 Ｂ．
气动量仪测量原理
气动量仪的测量原理是比较测量法。
其测量方法是将长度信号转化为气流信号，通过有刻度的玻璃管内的浮标示值，称为浮标式气动测量仪；或通过气电转换器将气信号转换为电信号由发光管组成的光柱示值，称为电子柱式气动测量仪。
气动量仪是一种可多台拼装的量仪，它与不同的气动测头搭配，可以实现多种参数的测量。
气动量仪由于其本身具备很多优点，所以在机械制造行业得到了广泛的应用。
其优点如下：1、测量项目多，如长度、形状和位置误差等，特别对某些用机械量具和量仪难以解决的测量，例如：测深孔内径、小孔内径、窄槽宽度等，用气动测量比较容易实现。
2、量仪的放大倍数较高，人为误差较小，不会影响测量精度；工作时无机械磨擦，所以没有回程误差。
3、操作方法简单，读数容易，能够进行连续测量，很容易看出各尺寸是否合格。
4、实现测量头与被测表面不直接接触，减少测量力对测量结果的影响，同时避免划伤被测件表面，对薄壁零件和软金属零件的测量尤为适用。
5、由于非接触测量，测量头可以减少磨损，延长使用期限。
气动量仪主体和测量头之间采用软管连接，可实现远距离测量。
6、结构简单，工作可靠，调整、使用和维修都十分方便。
可测量项目：内径、外径、槽宽、两孔距、深度、厚度、圆度、锥度、同轴度、直线度、平面度、平行度、垂直度、通气度和密封性。
由气动长度传感器、指示器（表）、空气过滤器和稳压器等组成的长度测量工具。
使用气动量仪可以进行不接触测量，测量效率很高。
气动量仪适用于在大批量生产中测量内、外尺寸，也可用于测量孔距和轴孔配合间隙。
用气动量仪测量时，需要按被测尺寸配以相应的测头（图1 [气动量仪的测头]）。
气动内径测头结构简单,很适宜用于孔径测量。
它可以测量直径为1.5毫米的小孔。
气动量仪的示值范围较小,一般为±20～±100微米。
按示值范围不同，常见的分度值有0.5微米、1微米和2微米等几种。
允许误差一般不大于一个分度值。
气动量仪主要分为压力式和流量式两类。
气动压力变送器工作原理
气动压力变送器工作原理
气动压力变送器是一种常见的工业自动化控制仪器，它能够将一个压力信号转换成一个标准的气压信号，并将其传输到控制系统中。
其工作原理是基于压阻效应的。
气动压力变送器通常由四个基本元件组成，包括压力接口、感应器、调节器和输出接口。
当被测物体施加压力时，它会通过压力接口作用于感应器上，感应器中的弹簧会产生位移，然后将变化的信号传递给调节器。
调节器通过控制输入气压大小和方向，改变输出气压的大小，将其传输到输出接口上。
气动压力变送器操作简单、可靠性高、精度高，是广泛应用于工业领域的重要设备。
它可以用于测量压力、流量、液位等参数，广泛应用于石油化工、电力、冶金、食品等行业。
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浅谈气压仪器的自动化检定张志堃1，尚保胜2（1.中环天仪股份有限公司，天津 300384；2.天津华云天仪特种气象探测技术有限公司，天津 300384）摘要：针对目前各气象部门普遍使用的半自动气压仪器检定设备进行了升级改造，介绍了系统改造的整体思路，给出了系统原理与工作特点。
在WINDOWS系统下，通过串行通讯技术实现数据的采集、存储、处理和管理等功能，并可生成数据记录与证书报告，同时建立数据库。
气压仪器示值检定装置可以实现对振筒气压仪等气压传感器的自动检定，也可以对空盒气压表（计）等进行半自动检定。
该系统可以大大减轻劳动强度，减少人为误差，保证测量数据的准确可靠，缩短检定时间，提高工作效率。
关键词：自动化；气压仪器检定；气压传感器Automated Test of Barometer Pressure EquipmentZHANG Zhikun 1, SHANG Baosheng 2(1. ZhongHuan TIG Co. ,Ltd, Tianjin 300384, China; 2. Tianjin Huayuntianyi Special MeteorologicalSounding Tech Co.,Ltd., Tianjin 300384, China)Abstract: According to the situation of using semi-auto Barometric Pressure testing equipmentwidely in Meorological Department, we make some progresses. This paper interduse the main idea of the system upgrade,system principle and the Work characteristics. In the WINDOWS system, through the serial communication to achieve functional like data collection, storage, process and management, generate data record and report, build database at the same time. Barometric Pressure testing equipment could be achieved test automatically for the pressure sensor like tube-Barometer, and test semi-automatically for box-Barometer. This system could reduce workloadandhuman errors greatly, gurrantee data accurately andreliable, Shorten detection time, increaseing work efficiency.Keywords:automation, barometric pressure testing equipment , barometric pressure sensor通过多种测压仪器和传感器的鉴定试验，振筒气压仪替代水银气压表的方案已被人们所认同。
从而消除了水银气压表在观测中的人为误差和水银污染。
据统计，用振筒气压仪进行气压观测，至少可以比用水银气压表观测的准确度提高3倍以上。
同时，实现了气压观测的数字化和自动化，促进了自动气象观测系统的发展。
但是，目前对振筒气压仪等传感器的检定，普遍存在自动化程度低，劳动强度大，工作效率低下等缺陷，极大的地阻碍了气压检定工作的发展。
因此，气象部门非常需要气压仪器示值检定装置完成对气压仪器的大批量的检定。
作者简介：张志堃，男，专科，助理工程师，从事气象计量检定设备的研制, E-mail:zzk1026@计量检测：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ1简介气压仪器示值检定装置是为满足二级气象计量站对使用级大气压力测量仪器进行检定、校准而研制的专用设备。
使用气压仪器示值检定装置进行气压仪器的自动检定时，用户可根据需求设置检定类型、检定点、稳定时间和控制精度等多项参数后，由系统按照检定规程的要求，应用基于人工智能的动态自适应模糊控制算法，输出准确、稳定的气压压力源。
到达输出稳定时间后，系统还可对具有计算机通信能力的气压仪器进行自动读数，并记录。
系统可以将多路检测到的数据进行自动数据处理，还可以根据用户需要显示并打印检定结果和检定证书。
2系统原理气压仪器示值检定装置是根据目前气象部门所装备的振筒气压仪、空盒气压表、自动气象站气压传感器等气压仪器/传感器检定需求以高准确度、高稳定度的745－23A型数字式石英谐振梁气压仪为标准器，应用先进的基于人工智能的动态自适应模糊控制技术，能够为气压仪器的检定/校准提供稳定的压力源，同时软件根据仪器规程的要求，对气压仪器进行自动/半自动检定，对检定数据进行自动处理，输出正确的检定结论。
针对气压控制中的非线性和不确定性，在气压自动控制器的气路设计中，采用高性能的通道可调式高速开关电磁阀作为核心控制部件，应用基于人工智能的动态自适应模糊控制算法，采用输出压力闭环控制、压力变化率闭环控制以及正负压力源闭环控制等多重闭环控制方式，改变了传统的多通道、多管径的有级、单闭环控制方式，实现了具有高准确度、高稳定性输出的动态自适应压力控制。
根据气压控制系统的特点，只有采用智能控制的方法才能实现对气压的准确控制。
智能控制理论是控制理论发展的高级阶段。
基于学习能力、适应能力、记忆、联想、推理和决策等各种方式的智能控制在过程控制中的作用越来越大，智能控制算法具有不依赖于被控对象的数学模型的特征，因而其对于具有明显的非线性和不确定性的数学模型复杂的系统对象的控制具有不可比拟的优势。
智能控制的思想在于仿智，即模仿人的经验和知识来确定和修正控制规律，使控制规律更适合于对象，从而得到更好的控制效果。
在智能控制器的设计过程中，首先确定系统被控对象模型的描述。
本系统采用了产生式规则模式，这是人工智能表达知识的一种重要形式，可以作为被控对象特征描述的一种有效形式，其基本表达式为：IF <condition> Then <action>（如果满足某条件，即进行某操作）气体压力在控制的过程中，被控对象（气体压力）的各阶段可以以当前系统压力输出值与系统压力设定值之间的差值区间定量地表示。
在不同的差值区间内，采用不同的动态自适应算法对压力控制参数进行整定。
由于系统存在不同的控制方向，系统的输入激励应根据差值的正负实时切换。
当差值为正时，连接负压源；差值为负时，输入激励连接正压源。
同时，当系统的输出压力值出现突变、状态干扰或结构干扰时，系统在每一个给定值附近的瞬态响应，表现为系统压力输出值与系统压力设定值之间的差值的变化，即压力变化率的变化。
当在每个采样时刻获得了系统响应后，就可根据此时系统压力输出值与系统压力设定值之间的差值以及其变化趋势，采用神经网络算法，建立实时自学习知识库，在线修正控制量，使得系统依照已有的系统控制模式进行控制。
Δ作为控制器的输入变量，因此可选择控制器的输出函数智能控制中通常选用误差以及误差变化e为：fYΔ=e,(e)如果只根据误差进行控制，若被控系统误差较大而又向误差减小的方向快速变化时，如只根据误差计量检测：ｗｗｗ．ｃｑｓｔｙｑ．ｃｏｍ较大而不考虑误差迅速变化的因素，必然要为使系统尽快消除较大的误差而加大控制量，这样的控制势必导致调节过量而出现反向误差（即“过冲”现象）的不良后果。
当采用误差e 以及误差变化e Δ两个输入量进行控制时，就可以从两个控制量出发，引出其他的控制特征变量。
譬如，e e Δ⋅构成一个新的描述系统动态过程的特征变量，当0<Δ⋅e e 时，表明系统的动态过程正向着误差减小的方向变化，即误差的绝对值逐渐减小；当0>Δ⋅e e 时，表明误差绝对值逐渐增大。
再者，误差变化e Δ表征系统输出压力的变化率，将误差变化e Δ作为压力变化率的反馈，可进一步对压力变化率进行闭环控制。
总之，可以根据系统获得的实时信息以及过往信息，以智能控制技术，对控制输出进行实时动态调整，以激励/扼制系统响应向给定的方向变化，使得系统输出趋于设定值。
3 系统特点气体压力控制，特别是低压力、小流量、高准确度的压力控制，具有明显的非线性和不确定性，其主要是由气体的可压缩性和粘滞性而作用产生的。
气体的可压缩性是指气体在运动时会引起密度的变化。
当气流运动速度比较大时（接近于音速），这种效应尤为显著，而这与不可压缩流体运动规律完全不同。
而气体的粘滞性是指在气体流动过程中，气体内部产生内摩擦切应力的特性，这种特性也影响到气体在管道中的流动。
另外，负载的不确定性导致了整个系统的模型的不确定性，经典的控制算法以及依赖于具体数学模型的现代控制理论都难以实现系统的要求。
在执行机构的实现设计上，传统方式是采用多通道、多管径、多气源的有级切换来实现压力调节。
简单地讲，就是通过在负载之间连接不同管径的多个管路，通过选择不同管径的管路通道来改变加压的速度。
这种方法的缺点是控制环节较多，气路元件较多，系统硬件复杂，大大降低了系统的可靠性，而且由于管路通道的数目有限，属于有级调速，无法实现压力的微调控制。
因此，必须寻求更有效的实现方案。
国内外压力控制产品大多数都采用传统的PID 控制算法，压力输出在设定控制点附近经过多次振荡后方能达到稳定状态，不可避免地出现“过冲”现象，不能完全满足气压仪器检定工作对压力变化趋势一致性的要求，影响对气压仪器回程误差的测试结果。
同时，这些产品大多缺少压力变化率调整功能，不能适应不同类型气压测量仪器检定对压力变化率的不同要求。
大部分产品无压力源测量反馈机构，真空泵、压缩机等采用饱和连续工作方式，降低了真空泵等设备的工作寿命，同时也降低了整系统的连续工作时间和平均无故障时间。
本系统采用高性能的通道可调式高速开关电磁阀作为核心控制部件，确保了输出的高准确性和高可靠性。
采用输出压力闭环控制、压力变化率闭环控制以及正负压力源闭环控制等多重闭环控制方式。
采用智能数字步进调整控制技术与智能多级数字滤波抑制相结合的先进控制技术，对检定过程中的压力变化率进行闭环控制，能够适应不同类型气压测量仪器检定对压力变化率的不同要求。
采用数字式动态滤波方式，对正负压力源进行闭环控制，能够最大限度地减少真空泵与压缩机的工作时间，在确保压力源充足的前提下，有效地延长了真空泵和压缩机等设备的工作寿命与整系统的连续工作时间。