[發明專利]壓力傳感器測試裝置

在審

• 申請號: 201410018358.7
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN104776956A
• 公開（公告）日: 2015-07-15
• 發明（設計）人: 崔海坡;李哲龍;周勛;廖躍華;沈力行;尚昆
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01L27/00
• 分類號: G01L27/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

技術領域

本發明涉及一種測試裝置，特別涉及一種壓力傳感器測試裝置。

背景技術

壓力傳感器是將壓力轉換為電信號輸出的傳感器，是一種電控制器件。壓力傳感器在測試的時候也有很多的因素影響，首先是被測介質的兩種壓力通入高、低兩壓力室，低壓室壓力采用大氣壓或真空，作用在δ元件(即敏感元件)的兩側隔離膜片上，通過隔離片和元件內的填充液傳送到測量膜片兩側。壓力傳感器是由測量膜片和兩側絕緣片上的電極各組成一個電容器。當兩側壓力不一致時，致使測量膜片產生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側電容量就不等，通過振蕩和解調環節，轉換成和壓力成正比的信號。

壓力傳感器要達到精度要求，就需要準確的檢測，必須要標準的壓力源，給待測傳感器壓力，按照壓力的大小和輸出信號的變化量，對待測傳感器進行校準，采用精密壓力傳感器測出值作為壓力源，通過軟件算法校準待測壓力傳感器。

精密壓力傳感器用來測量待測壓力傳感器，是非常合理有益的試驗，能夠真實、準確的反映待測壓力傳感器的測量精度，為系統設計、零部件選型、產品性能檢測提供了一定的依據。

發明內容

本發明的目的，就在于解決上述問題，提供一種壓力傳感器測試裝置。

本發明的目的是這樣實現的：一種壓力傳感器測試裝置，包括上位機、數據采集系統、信號調理電路、電源電路、精密壓力傳感器、待測壓力傳感器、氣泵、四通接頭、三通接頭和儲氣罐；數據采集系統與上位機雙向通信相連，信號調理電路與數據采集系統雙向通信相連，電源電路分別與氣泵及信號調理電路電連接，精密壓力傳感器、待測壓力傳感器和氣泵分別與信號調理電路電信相連，氣泵、精密壓力傳感器和待測壓力傳感器還分別通過氣路與四通接頭相連，四通接頭的另一接口與三通接頭相連，三通接頭的另一接口與儲氣罐相連。

所述上位機與數據采集系統的連接采用串口連接、USB總線連接或PCI總線連接。

所述數據采集系統具有模擬量輸入AD、模擬量輸出DA、數字量輸入DI和數字量輸出DO功能。

發明具有結構簡單、經濟，操作方便，測試結果準確的特點，適用于壓力傳感器的性能測試，為系統設計、零部件選型、產品檢測提供依據。

附圖說明

圖1是本發明壓力傳感器測試裝置的電氣結構示意圖；

圖2是本發明的氣動回路原理圖；

圖3是本發明裝置的工作程序流程圖。

具體實施方式

參見圖1、圖2，本發明壓力傳感器測試裝置，包括上位機1、數據采集系統2、信號調理電路3、電源電路4、精密壓力傳感器5、待測壓力傳感器6、氣泵7、四通接頭8、三通接頭9和儲氣罐10。其中，數據采集系統2與上位機1雙向通信相連，信號調理電路3與數據采集系統2雙向通信相連，電源電路4分別與氣泵7及信號調理電路3電連接，精密壓力傳感器5、待測壓力傳感器6和氣泵7分別與信號調理電路3電信相連，氣泵7、精密壓力傳感器5和待測壓力傳感器6還分別通過氣路與四通接頭8相連，四通接頭8的另一接口與三通接頭9相連，三通接頭9的另一接口與儲氣罐10相連。

本發明中的上位機1通過數據采集系統2向外發送控制信號，經過信號調理電路3控制氣泵和精密壓力傳感器5，精密壓力傳感器5和待測壓力傳感器6同時發出壓力反饋信號，又通過信號調理電路3、數據采集系統反饋至上位機1，上位機1對接收到的信號進行處理，從而判斷待測壓力傳感器的性能，計算壓力值，將結果通過人機界面與操作者交互，并將數據保存。

本發明中的數據采集系統2，可將上位機1的控制信號通過數字DO口輸出至精密壓力傳感器5、氣泵7，控制它們的通斷，也可將精密傳感器5的壓力反饋信號通過數字DI口、待測壓力傳感器6通過AD轉換輸入至上位機PCI。

本發明中的信號調理電路3具有信號隔離、濾波的功能。

本發明中的上位機與數據采集系統的連接采用串口連接、USB總線連接或PCI總線連接。

本發明中的數據采集系統具有模擬量輸入AD、模擬量輸出DA、數字量輸入DI和數字量輸出DO功能。

本發明中的電源電路4輸入電源為工頻交流電220V50Hz，通過變壓和整流，輸出220V／50Hz和110V／60Hz交流電壓，適合不同工作電壓的氣泵，并且輸出24V、12V、5V直流電壓，為數據采集采集系統2、信號調理電路3、精密壓力傳感器5、待測壓力傳感器6、氣泵7提供工作電源。

圖3是本發明裝置的工作程序流程圖，本發明的工作過程是：系統上電后，選擇啟動按鈕，進入到測試頁面，啟動氣泵裝置，選好量程和檢測點，精密壓力傳感器和待測壓力傳感器同時采集壓力信號，并在上位機端顯示兩組壓力值。所有檢測點測完后通過軟件算法得出待測壓力傳感器校準直線的偏差、擬合斜率和誤差。本發明利用氣泵產生的壓力作為輸入量，輸入待測壓力傳感器和精密壓力傳感器的氣體壓力值，以精密壓力傳感器作為對應真值的參考值(實際有誤差)，進行氣體壓力數據采集。由于每次采集的時間存在誤差，因此需先將兩個傳感器的輸出量與輸入的標準參數進行線性插值，從而可獲得一系列校準數據或曲線。本發明采用線性插值中的多項式函數擬合形式設定若干可選擇的量程，并根據需要，將壓力傳感器全量程(測量范圍)分成若干等間距，獲取一組標準參數數據，將待測壓力傳感器的取值設定為x，精密壓力傳感器的取值設定為y，對于每一個參數，精密壓力傳感器與待測壓力傳感器同時動態實時采集數據，并分別記錄下與各輸入值相對應的兩個壓力傳感器的輸出值，然后采用二二次多項式擬合公式將x和y擬合成一條曲線，即可得到以誤差最小原則作為“最優”標準構造的逼近函數曲線方程，然后將設定的標準參數數據作為新的x，得出其一系列的p(x)值，將其與從目標方程y(x)=x中得出的相應標準參數點y(x)進行直線擬合，從而可以得到待測壓力傳感器校準直線的偏差、擬合斜率和誤差。從而判斷是否在設定的標準范圍內，如在設定的標準范圍內，則判斷待測壓力傳感器精度符合要求，否則，判斷待測壓力傳感器精度不符合要求。