[發明專利]壓力傳感器靜態性能快速校準系統及方法

無效

• 申請號: 201410078959.7
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103808460A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王中宇;李強;王卓然;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，涉及壓力傳感器在大批量生產條件下的快速校準。?

背景技術

壓力傳感器廣泛應用于航天運載系統、載人航天工程系統、遙感測量、環境監測、醫療器械及武器裝備等行業，其可靠性直接影響測量裝置的性能。為了保證生產的每只壓力傳感器都能夠準確地傳遞信息，需要在使用前對傳感器進行校準。目前所進行的性能測試主要是靜態校準，主要包括在線性度、重復度和回差三項指標。?

壓力傳感器靜態性能校準的傳統方式主要是通過手動的方式來完成。這種方式的精度控制復雜，校準過程中的人工加減砝碼、記錄數據和計算等環節很容易產生測量誤差；校準過程繁瑣，進程共為三組，每一組為一對正、反行程，正、反行程又各為6個，通過大小不同遞減或遞增的標準壓力值校準一個傳感器一般需測量3個循環6個行程。這種方式的校準效率極低，根據傳感器量程的大小，一個行程通常設置6～9個校準點，整個校準大約需要半個工作日。?

關于壓力傳感器靜態性能的自動校準，已經發表了一些文獻資料。“壓力傳感器靜態特性自動校準裝置的研制”（余清.航天工藝.2008.5）提出一種由壓力測試臺、測試電器箱、驅動控制箱、計算機、打印機和標準傳感器等六部分組成的校準裝置，實現了校準過程中的自動加壓、自動采集數據和自動處理，校準效率得到了一定的提高；但壓力傳感器的靜態校準精度完全依賴于標準傳感器標定的壓力值，而且裝置的維護與保養的成本高；“壓力傳感器（靜態）自動校準裝置”（許屹暉,樊玉富,薛長生.航天器環境工程.2005.6）提出一種由工控計算機、一體化壓力控制器、數據采集器、壓力傳感器接口裝置打印機及輔助設施等組成的校準裝置，對壓力傳感器的靜態校準雖然不需要對標準傳感器進行標定，但是整個校準工作需要進行多個循環測試，效率難于得到有效的提高。其它文章或專利所提出的方法與上面兩種方案類似，很少發現從根本上對現有的校準手段和校準方式進行改進的實驗裝置。?

發明內容

本發明的技術解決問題是：提供一種壓力傳感器靜態性能快速校準系統及校準方法，在校準手段上將目前的人工或半自動加碼的校準方式，改為計算機控制的由一階變化壓力加壓的自動校準方式，具有較高的自動化水平，節省大量的時間；在校準的方式上突破了傳統的采用標準壓力傳感器與被校準傳感器并聯對比的繁雜校準方法，減少了校準的關鍵影響因素，在現場環境下獲得較高的校準精度。?

本發明的技術方案是：被校壓力傳感器置于小容腔壓力容器內，并使用固定件將其固定；計算機控制閥門驅動器驅動加壓電磁閥和卸載電磁閥調節，并配合壓力泵、大腔壓力控制器、大容腔儲氣罐、壓力管道、管徑細調閥、管徑粗調閥、進口壓力閥和出口壓力閥，小容腔壓力容器產生一階變化壓力的升壓和降壓過程，高速數據采集器快速采集一階變化壓力作用于被校壓力傳感器時的輸出，整個過程由校準方法生成的自動校準軟件控制校準系統自動運行，并將校準數據自動記錄和記錄。?

具體的技術方案為：用大容量儲氣罐替代傳統壓力傳感器校準中增加壓力用的砝碼。校準系統的特征在于大容量儲氣罐要遠大于小容腔壓力容器體積，它們之間以壓力管道連接，通過調節加壓電磁閥、卸載電磁閥、管徑粗調閥和管徑細調閥使大容量儲氣罐按照控制要求釋放，使小容腔壓力容器內壓力呈現一階變化，為置于其內被校壓力傳感器提供校準壓力；校準時，計算機打開進口壓力閥關閉出口壓力閥，之后啟動壓力泵給大容量儲氣罐加注壓力，直至達到計算機設定壓力范圍后，大容量儲氣罐上的大腔壓力控制器向計算機發出停止信號，計算機停止壓力泵工作同時關閉進口壓力閥；計算機通過打開加壓電磁閥，調節管徑粗調閥和管徑細調閥調節使小容腔壓力容器內升壓過程呈現一階變化，被置于小容腔內的被校壓力傳感器承受一階變化壓力，高速數據采集器在自動校準軟件控制下實時采集被校壓力傳感器在各檢定點的輸出；完成正行程校驗后，計算機打開卸載電磁閥，調節管徑粗調閥和管徑細調閥調節使小容腔壓力容器內壓力按照一階變化下降，被置于小容腔內的被校壓力傳感器承受一階變化壓力，高速數據采集器在自動校準軟件控制下實時采集被校壓力傳感器在各檢定點的輸出。正反行程各檢定點數據經過自動校準軟件處理得到被校壓力傳感器的線性度、重復度和回差指標，整個校準過程不超過3分鐘。?