[發明專利]一種用于小型壓力傳感器的動態校準裝置

無效

• 申請號: 201310484705.0
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103499414A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 王中宇;李強;李丹
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01L27/00
• 分類號: G01L27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于計量測試技術領域，涉及一種小型壓力傳感器動態校準裝置，可用于大批量小型壓力傳感器的輔助制造與精度校準。

背景技術

壓力（壓強）是科學技術、工業控制、航空航天、生物醫學工程等領域中使用最廣泛的物理參數之一，而作為感知壓力（壓強）的壓力傳感器也是使用最為廣泛的一種傳感器。壓力傳感器不但應用于基礎生產領域，而且廣泛用于飛機、衛星、火箭發動機控制系統和工業控制系統等高科技復雜系統中，以飛機為例，幾乎每架現代飛機都需裝備上千個高精度壓力傳感器。動態壓力校準裝置是與壓力傳感器相關的關鍵設備，壓力傳感器的制造（特別是高精度的壓力傳感器）需要有高精度、高效率的動態校準裝置輔助；另外在用壓力傳感器，為了保證儀器的準確、可靠以及壓力測量的準確性，必須借助壓力校準裝置定期對傳感器進行精度校準。

關于傳感器的校準國內已有一些成熟裝置，如專利“壓力傳感器檢測裝置（申請號：201020539084.3）”提出一種壓力傳感器檢測裝置，該裝置僅能用于摩托車進氣管壓力傳感器校準，量程較小；專利“一種壓力傳感器檢測裝置（申請號201120252650.7）”存在校準精度不高，另外難以實現動態校準，校準效率低下。總的來說，目前國內自主研發的壓力校準系統在精度，量程、穩定性等指標方面相對落后于國外產品，因此研制具有自主知識產權的高性能標準壓力校準系統具有實際意義。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種量程大、效率高的動態壓力校準裝置，滿足大批量小型壓力傳感器制造與精度校準需求。

本發明的技術方案為：一種用于小型壓力傳感器的動態校準裝置，由動態壓力發生器、協調控制系統、液壓系統和溫度箱組成。各個組成部分的位置和連接關系為：液壓系統依據被校準壓力傳感器需校準的壓力范圍，為動態壓力發生器供應壓力油；動態壓力發生器獲得壓力油后通過控制壓力調節盤轉動速度，使腔內形成周期性變化的調頻壓力；溫度箱為固定在其內部的標準壓力傳感器和被校準壓力傳感器提供需求的恒溫環境，校準不同壓力條件下的溫漂；動態壓力發生器的壓力傳導活塞細端通過溫度箱的導通孔穿入溫度箱內，將腔內調頻壓力傳導給標準壓力傳感器和被校準壓力傳感器，兩個傳感器的信號被傳遞給協調控制系統進行分析比較分析，處理后獲得不同溫度條件下被測壓力傳感器的幅頻特性和相頻特性曲線；協調控制系統同時依據標準壓力傳感器數據向液壓系統發出壓力信號、溫度箱箱內的溫度反饋信號，控制液壓系統向動態壓力發生器的供油量和油壓、調整溫度箱的溫度。

所述的動態壓力發生器為本裝置的關鍵部分，由壓力腔、壓力傳遞塞、活塞端蓋、伺服電機和壓力調節盤組成。液壓系統的壓力流入油壓力腔，在油壓力腔內形成和液壓系統設定壓力相同的壓力油匯聚區，推動壓力傳遞塞運動往活塞端蓋方向微小移動；壓力傳遞塞細端通過活塞端蓋的小孔穿出，將腔內的壓力傳遞出去；同時伺服電機帶動壓力調節盤轉動，通過改變壓力腔下部出油口面積進而改變壓力腔內的液壓油質量，液壓油質量變化會使壓力腔里的壓力變化，進而會導致控制壓力傳遞塞所傳遞力的變化。

所述的液壓系統負責向動態壓力發生器提供由協調控制系統設定的壓力油，由液壓站、壓力監視與控制系統和調壓系統組成。液壓站為壓力油油源，壓力監視與控制系統負責輸入油壓的控制與監視接收來自協調控制系統信號，讓液壓系統按照設定油壓提供壓力油；調壓系統實現液壓系統輸出油壓的精細調節，向動態壓力發生器提供穩定、校準的壓力油。

所述的協調控制系統，包含FPGA控制器、電機控制器和各種控制反饋回路組成。它負責向壓力監視與控制系統、溫度箱1、被校傳感器溫度箱和電機控制器發出控制信號并接收它們的反饋信號，設定和穩定液壓系統的供油量和油壓、溫度箱溫度，控制電機轉速或轉動角度，調節從壓力調節盤瀉出的壓力油；接收來自于標準壓力傳感器和被校準壓力傳感器的輸出信號，處理后獲得不同溫度條件下被測壓力傳感器的幅頻特性和相頻特性曲線。

所述的溫度箱有兩個，其內分別安裝標準壓力傳感器和被校準壓力傳感器，兩個溫度箱箱體均有一面有孔，以便壓力傳遞塞細端深入箱內頂住傳感器受力面；溫度箱設定被校準壓力傳感器工作時所有溫度環境，兩個溫度箱來接收自于協調控制系統的溫度控制信號并實時反饋箱內溫度，為裝置校準傳感器溫度條件性能變化提供支持。

本發明的優點是：