CN101750185A

CN101750185A - 一种提高小压力测量准确度的方法

Info

Publication number: CN101750185A
Application number: CN201010013651A
Authority: CN
Inventors: 金承信; 高正红; 高永卫; 惠增宏; 焦予秦
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明公开了一种提高小压力测量准确度的方法，在压力传感器量程范围内选择N个压力点，将较多的点设置在小量程范围内，调节压力校准仪输出N个校准气压P_校准n，使压力传感器输出N个测量压力P_传感器n，将P_校准n分别除以相对应的P_传感器n，得到修正系数C_修正n；测得M个实测压力值P_测量M，逐个检索P_测量m＝P_传感器n时所对应的修正系数C_修正n，将各个实测压力值P_测量m分别乘以对应的修正系数C_修正n，得到M个经修正后的压力值P_修正m。本发明减小了测量误差，方法简单，成本低廉，效率较高。

Description

一种提高小压力测量准确度的方法

技术领域

本发明涉及压力传感器校准及测量技术领域，尤其是在使用大量程压力传感器测量小压力的情况下提高测量准确度的方法。

背景技术

在日常生活和各种工业生产中测量外界压力主要使用压力传感器。测量外界压力必须知道待测压力的最大值，并根据待测压力最大值来选择传感器量程，技术上规定压力传感器所能测量压力的上下限的差值称为传感器量程。用一个大量程的传感器来测量一个相对小的外界压力时测量误差比较大，例如：一个量程是100KPa的压力传感器测量3KPa的压力时就要比其测量10KPa的压力时误差大，如果用100KPa的压力传感器测量1KPa或0.5KPa误差就会更大。现在的校准技术可以对压力传感器进行校准从而可以提高传感器全量程的测量准确度。例如，申请号为200710302538.8的中国专利公开了名为“一种用于带有标定表的测试系统的压力传感器标定方法”的发明专利，该方法采用高精度的压力标准装置与测控系统的每个压力传感器相对比，判断其误差是否在允许的范围之内，修改和完善标定表，准确找出电信号与压力之间的一一对应关系，将其对应关系输入到电脑。进行压力测量时，电脑接收到传感器的电信号后，对照标定表转换成相对应的压力值，从而获得真实、准确的压力值。该方法可以在全量程范围内提高压力值的准确度，但是在测量小压力值时仍然存在误差大的情况，尤其是对于采用较大量程的压力传感器测量相对较小的压力时误差大的问题无法解决。

发明内容

为了克服现有技术采用大量程压力传感器测量小压力时误差大的不足，本发明提供了一种提高小压力测量准确度的方法，可以提高大量程压力传感器测量小压力的准确度，方法简单、实用，成本低廉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在压力传感器量程内选择N个校准点，增加在小压力段校准点的比例，将N个压力校准输出分别除以相对应的N个压力传感器的压力输出得到N个修正系数C_修正n，在测量外界压力时，根据输入传感器压力值利用修正系数进行修正，从而得出修正后的压力值。

具体包括下述步骤：

步骤一：在压力传感器量程范围内选择N个压力点。N是大于等于20的任意自然数，一般情况下选取的N越大准确度越高，为了兼顾测量准确度和修正成本，取N为20~压力传感器量程/压力传感器最小分辨率。所述N个点的划分遵循以下规则：在量程的0~4％范围内任意设置N个点的40％，在量程的4％~15％范围内任意设置N个点的30％，在量程的15％~30％范围内任意设置N个点的20％，在量程的30％~100％范围内任意设置N个点的10％。

步骤二：调节压力校准仪，输出N个校准气压P_校准n，n＝1、2…N，通过气路施加到压力传感器，使压力传感器输出N个测量压力P_传感器n，将测量压力P_传感器n输入计算机，同时也把压力校准仪输出的N个校准气压P_校准n输入到计算机。

步骤三：将N个校准气压P_校准n分别除以相对应的N个测量压力P_传感器n，得到N个修正系数C_修正n，即C_修正n＝P_校准n/P_传感器n，并将各个修正系数存入修正系数存储库中。

步骤四：实际测量时，测得M个实测压力值P_测量M，M是任意自然数，M小于等于N，到修正系数存储库中逐个检索P_测量m＝P_传感器n时所对应的修正系数C_修正n，m＝1、2…M。

步骤五：将各个实测压力值P_测量m分别乘以对应的修正系数C_修正n，得到一组M个经修正后的压力值P_修正m，即P_修正m＝P_测量m*C_修正n。

本发明的有益效果是：针对现有技术采用大量程压力传感器测量小压力时误差大的不足，在压力传感器量程内设置多个校准点，尤其是增加在小压力区间的校准点个数。相比于现有技术在全量程范围内线性划分信号与压力传感器量程的对应关系进行分割标定，最多可以分割为16个点；在小压力情况下，在0-20KPa之间只有2个标定点，无法保证小压力测量准确度的不足，本发明在全量程范围设置校准点从20~压力传感器量程/压力传感器最小分辨率，例如传感器量程为0-100KPa，最小分辨率是1Pa，则本发明可以选择100000个校准点；可以根据需要做到对最小分辨率各点逐个测量修正，在小压力情况下，0-20KPa之间设置了量程的70％以上的修正系数，设置70000个校准点用来测量修正小压力的误差，由于计算机速度的提高和存储器价格降低，不必增加修正成本就能提高小压力测量准确度。本发明经过修正系数逐个进行测量修正，得到最终结果，减小了测量误差。本发明只用一次所述步骤就能取得压力传感器的修正系数，方法简单，成本低廉，效率较高。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

附图1是本发明硬件方框原理图。

附图2是本发明步骤流程图。

具体实施方式

本系统硬件如附图1所示，包括外界压力源、压力校准仪、压力传感器、放大及模数转换器、计算机、压力查询匹配单元和修正系数存储库。压力校准仪通过气路连接压力传感器，压力传感器通过放大及模数转换器、计算机、压力查询匹配单元连接修正系数存储库，外界压力源通过气路连接压力传感器，计算机连接压力校准仪，计算机输出压力数据。

方法实施例1：

如图2所示，本发明包括以下步骤：

1、设置校准点，压力传感器最小分辨率是1Pa，选择压力传感器的量程是100KPa，在0-100KPa之间设置10000个点。在量程的0~4％范围内任意设置4000个点、在量程的4％~15％范围内任意设置3000个点，在量程的15％~30％范围内任意设置2000个点，在量程的30％~100％范围内任意设置1000个点。

2、调节压力校准仪，输出10000个校准气压P_校准n{P_校准1，……，P_校准10000}，通过气路施加到压力传感器，使压力传感器输出10000个测量压力P_传感器n{P_传感器1，……，P_{传感器10000}}，将测量压力P_传感器n{P_传感器1，……，P_{传感器10000}}输入计算机，同时也把压力校准仪输出的10000个校准气压P_校准n{P_校准1，……，P_校准10000}输出到计算机。

3、将10000个校准气压P_校准n{P_校准1，……，P_校准10000}分别除以相对应的10000个测量压力P_传感器n{P_传感器1，……，P_{传感器10000}}，得到10000个修正系数C_修正n{C₁，……C₁₀₀₀₀}，即C_修正n＝P_校准n/P_传感器n，并将各个修正系数存入修正系数存储库中。

4、实际测量时，测得300个实测压力值P_测量M{P_测量1，……，P_测量300}到修正系数存储库中逐个检索P_测量m＝P_传感器n时所对应的300个修正系数{C₁，……C₃₀₀}修正系数。

5、修正：将300个实测压力值P_测量M{P_测量1，……，P_测量300}分别乘以对应的修正系数C_修正n{C₁，……C₃₀₀}，得到一组300个经修正后的压力值P_修正m{P_修正1，……，P_修 _正300}。

方法实施例2：

如图2所示，本发明包括以下步骤：

1、设置校准点，压力传感器最小分辨率是1Pa，选择压力传感器的量程是35KPa，在0-35KPa之间设置3500个点。在量程的0~4％范围内任意设置1400个点、在量程的4％~15％范围内任意设置1050个点，在量程的15％~30％范围内任意设置700个点，在量程的30％~100％范围内任意设置350个点。

2、调节压力校准仪，输出3500个校准气压P_校准n{P_校准1，……，P_校准3500}，通过气路施加到压力传感器，使压力传感器输出3500个测量压力P_传感器n{P_传感器1，……，P_传感 _器3500}，将测量压力P_传感器n{P_传感器1，……，P_{传感器3500}}输入计算机，同时也把压力校准仪输出的3500个校准气压P_校准n{P_校准1，……，P_校准3500}输出到计算机。

3、将3500个校准气压P_校准n{P_校准1，……，P_校准3500}分别除以相对应的3500个测量压力P_传感器n{P_传感器1，……，P_{传感器3500}}，得到3500个修正系数C_修正n{C₁，……C₃₅₀₀}，即C_修正n＝P_校准n/P_传感器n，并将各个修正系数存入修正系数存储库中。

4、实际测量时，测得180个实测压力值P_测量M{P_测量1，……，P_测量180}到修正系数存储库中逐个检索P_测量m＝P_传感器n时所对应的180个修正系数{C₁，……C₁₈₀}修正系数。

5、修正：将180个实测压力值P_测量M{P_测量1，……，P_测量180}分别乘以对应的修正系数C_修正n{C₁，……C₁₈₀}，得到一组180个经修正后的压力值P_修正m{P_修正1，……，P_修 _正180}。

Claims

1.一种提高小压力测量准确度的方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：在压力传感器量程范围内选择N个压力点，N是大于等于20的任意自然数，所述N个点的划分遵循以下规则：在量程的0~4％范围内任意设置N个点的40％，在量程的4％~15％范围内任意设置N个点的30％，在量程的15％~30％范围内任意设置N个点的20％，在量程的30％~100％范围内任意设置N个点的10％；

步骤二：调节压力校准仪，输出N个校准气压P_校准n，n＝1、2…N，通过气路施加到压力传感器，使压力传感器输出N个测量压力P_传感器n，将测量压力P_传感器n输入计算机，同时也把压力校准仪输出的N个校准气压P_校准n输入到计算机；

步骤三：将N个校准气压P_校准n分别除以相对应的N个测量压力P_传感器n，得到N个修正系数C_修正n，并将各个修正系数存入修正系数存储库中；

步骤四：实际测量时测得M个实测压力值P_测量M，M是任意自然数，M小于等于N，到修正系数存储库中逐个检索P_测量m＝P_传感器n时所对应的修正系数C_修正n，m＝1、2…M；

步骤五：将各个实测压力值P_测量m分别乘以对应的修正系数C_修正n，得到M个经修正后的压力值P_修正m。

2.根据权利要求1所述的一种提高小压力测量准确度的方法，其特征在于：所述的N为20~压力传感器量程/压力传感器最小分辨率。