CN102435392B

CN102435392B - 一种远程校准智能压力传感器系统

Info

Publication number: CN102435392B
Application number: CN201110332582.XA
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: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2031-10-27
Also published as: CN102435392A

Abstract

本发明公开了一种远程校准智能压力传感器系统，以P-V-C_校准源N数据表中的P_校准源N为压力基准，根据国家规定的压力传感器校准方法对智能压力传感器的P_检查N进行检查精度是否超差，若精度超差，通过互联网服务器、互联网计算机终端、工业控制机，将P-V-C_校准源N数据表中的V_校准源N输出经过D/A变换器输出直流电压，驱动空气压缩泵经气路对智能压力传感器分N段加压实施校准后生成一个新的智能压力传感器P-V-C_校准N数据表，来置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查N数据表，从而保障智能压力传感器校准后的精度工作在合格范围内。

Description

一种远程校准智能压力传感器系统

技术领域

本发明涉及压力校准及远程测控技术领域，尤其是一种通过互联网远程校准压力传感器的系统。

背景技术

智能压力传感器是一种带有压力传感元件、信号调理器、模数变换器、微处理器、EEPROM存储器的压力传感器，具备学习、推理、感知、通讯及管理的能力。智能压力传感器通过自选量程、自动修正各类误差、自动补偿等多项功能来保证它的高精确度、高信噪比和高分辨率，并能自动修正因条件和环境参数发生变化后引起的系统特性漂移。多项功能是通过智能压力传感器的微处理器和存储器内参数来实现的。智能压力传感器的参数存放在智能压力传感器的EEPROM存储器数据表中。智能压力传感器需每半年或一年进行校准以保证测量的精度，所谓对智能压力传感器的校准也就是将校准后的新参数来置换原来EEPROM存储器数据表的参数来保障智能压力传感器校准后的精度。依据ISO9000第四章11.2.b条款用户必须确保所有可能影响产品质量的监测设备正常使用状态，并在预设的周期内对其进行校准和调整。使用校准或检定设备可追溯到国际或国家公认的标准。现在校准或计量智能压力传感器的方法是将整体设备或将智能压力传感器从设备上拆下送往高一级(国家、省市、地区)的计量部门使用国家公认的压力标准对现在智能压力传感器进行校准或计量。计量部门除了具有压力精度比较高的压力校准源之外还需要计量部门行政认可。目前国内外都采用这种方法对智能压力传感器进行校准。每年有大量的智能压力传感器需要校准，这样需要消耗大量的人力、物力和经费。目前，国内外都在积极寻求改变和减小这种资源浪费的现状。例如：1、申请号为CN200810220161.6的中国专利公开了名为“一种远程校准方法及其系统”的中国专利，提供一种方便校准机构对大量仪器和设备进行远程监控的远程校准方法及其系统。此方法只适应大量仪器和设备进行远程校准源与被校仪器和设备进行数据比对和校准，无法通过网络改变和调整被校仪器和设备的参数，也无法对智能压力传感器进行校准。2、申请号为CN201020189756.2的中国专利公开了名为“一种压力校准数据转换数据表的装置”的中国专利，应用P-V-C数据表对压力测量设备P-V-C的输出特性进行压力校准，经P-V-C数据表对压力测量设备的参数进行置换，参数置换后压力传感器测量精度得到提高，但是此专利无法进行远程校准智能压力传感器。

发明内容

为了克服现有技术无法进行远程校准智能压力传感器的不足，本发明采用以P-V-C_校准源N数据表中的P_校准源N为压力基准，根据国家规定的压力传感器校准方法对智能压力传感器的P_检查N进行检查精度是否超差，若精度超差，将P-V-C_校准源N数据表通过互联网服务器、互联网计算机终端、工业控制机将P-V-C_校准源N数据表中的V_校准源N输出经过D/A变换器输出直流电压驱动空气压缩泵经气路对智能压力传感器分N段加压实施校准后生成一个新的智能压力传感器P-V-C_技准N数据表来置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查N数据表来保障智能压力传感器校准后的精度工作在合格范围内。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括智能压力传感器、空气压缩泵控制系统、D/A变换器、工业控制机、互联网计算机终端、互联网服务器、数据表校准平台、P-V-C_校准源N数据表存储器和压力测控仪。N是校准点数，是大于等于1的任意自然数。

首先检查智能压力传感器的精度是否超差，智能压力传感器有三组需要检查精度的数据P_检查N、V_检查N、C _{检查系数N}并符合P_检查N＝V_检查N*C_{检查系数N}，其中P_检查N是N个智能压力传感器输入气压值，V_检查N是N个智能压力传感器两端电压值，C_{检查系数N}是N个智能压力传感器的校准系数值，P_检查N、V_检查N、C_{检查系数N}三组数据一一对应以P-V-C_检查N数据表的形式存放在智能压力传感器的EEPROM存储器中并通过工业控制机、互联网计算机终端、互联网、互联网服务器传输至数据表校准平台，压力测控仪作为压力校准源，输出N个稳定气压P_校准源N，同时对应有V_校准源N和C_{校准源系数N}的输出并符合P_校准源N＝V_校准源N*C_{校准源系数N}，其中，P_校准源N是压力测控仪输出的N个气压值，V_校准源N是压力测控仪输出的N个电压值，C_{校准源系数N}是压力测控仪内高精度压力传感器的的N个校准系数值，将P_校准源 _N、V_校准源N、C_{校准源系数N}校准后的三组数据一一对应并制作成P-V-C_校准源N数据表，将P-V-C_校准源N压力校准数据表存入P-V-C_校准源N数据表存储器中并输出至数据表校准平台，数据表校准平台取出P-V-C_校准源N数据表存储器中的P_校准源N作为压力标准源根据国家规定的压力传感器校准方法对智能压力传感器的P_检查N进行精度检查，检查结果是否超差，若精度超差，数据表校准平台将P-V-C_校准源N数据表通过互联网服务器、互联网、互联网计算机终端至工业控制机，工业控制机将P-V-C_校准源数据表中的V_校准源N输出经过D/A变换器转换成直流电压驱动空气压缩泵控制系统输出气压，通过气路对智能压力传感器分N段加气压实施校准，校准后生成三组校准后的数据P_校准N、V_校准N、C_{校准系数N}并符合P_校准N＝V_校准N*C_{校准系数N}，其中P_校准N是智能压力传感器校准后的N个输入气压值，V_检 _查N是智能压力传感器校准后的N个两端电压值，C_{校准源系数}是智能压力传感器校准后的N个校准系数值，将校准后的数据P_校准N、V_校准N、C_{校准系数N}三组数据一一对应制作成P-V-C_校准N数据表，将P-V-C_校准N数据表用工业控制机置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查N数据表从而保障智能压力传感器校准后的精度工作在合格范围内。

所述的空气压缩泵控制系统包括压缩泵控制器、正反向驱动器和微型压缩泵。工业控制机将P-V-C_校准源N数据表中的V_校准源N输出经过D/A变换器输出直流电压驱动压缩泵控制器控制正反向驱动器，驱动微型压缩泵输出气压值通过气路对智能压力传感器分N段加压实施校准后生成P_校准N、V_校准N、C_{校准系数N}校准数据并制作成P-V-C_校准N数据表，通过工业控制机置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查N数据表。

所述的智能压力传感器包括激励电源、压力传感器、热电阻和智能压力传感器P-V-C数据表。激励电源提供工作电源供给压力传感器、热电阻、智能压力传感器P-V-C数据表，微型压缩泵输出气压值通过气路至压力传感器，压力传感器输出压力值至工业控制机，热电阻输出温度值至工业控制机，智能压力传感器以P-V-C数据表的形式存放在EEPROM存储器中输入输出至工业控制机。

本发明的有益效果是：本发明能够进行远程校准智能压力传感器，用新的智能压力传感器数据表来置换原先的智能压力传感器数据表，置换后存储器的智能压力传感器数据表参数可以保证智能压力传感器的精度，省去了大量的人力、物力浪费、节约了智能压力传感器的校准和校准成本。本发明方法简单，成本低廉，效率较高，应用前景相当广泛。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的装置示意图(其中虚线是气路)；

图2是空气压缩泵控制系统示意图(其中虚线是气路)；

图3是智能压力传感器示意图(其中虚线是气路)。

具体实施方式

图1是本发明的装置示意图，选择校准点N＝7。首先对型号是PSI-50-SF的智能压力传感器的P-V-C_检查7数据表进行精度检查是否超差。P-V-C_检查7数据表有P_检查7、V_检 _查7、C_{检查系数7}三组数据并以P-V-C_检查7数据表的形式存放在智能压力传感器的EEPROM存储器中并输出至型号是IPC610的工业控制机、型号是MPCX300的互联网计算机终端、互联网、型号是INTEL XEON的互联网服务器至型号是JCX6-1的数据表校准平台。压力测控仪作为压力校准源输出7个气压稳定后得到P_校准源7同时对应有V_校准源7和C_校准源系 _数7的输出。将P_校准源7、V_校准源7、C_{校准源系数7}的校准数据制作成P-V-C_校准源7数据表并放入型号是ST3100FDM的存储器中并输出至数据表校准平台，数据表校准平台以P-V-C_校准源7数据表中的P_校准源7作为压力标准源根据国家规定的压力传感器校准方法对智能压力传感器的P_检查7进行检查，检查结果智能压力传感器的精度误差是0.18％，说明书规定的误差是小与等于0.15％，明显超差。数据表校准平台将P-V-C_校准源7数据表通过互联网服务器、互联网、互联网计算机终端、工业控制机将P-V-C_校准源7数据表中的V_校准源7输出通过型号是AD9755的D/A变换器转换成直流电压驱动空气压缩泵控制系统输出气压值经气路对智能压力传感器分7段加压实施校准后生成P_校准7、V_校准7、C_{校准系数7}校准数据并制作成P-V-C_校准7数据表，一个新的智能压力传感器P-V-C_校准7数据表经检查智能压力传感器的精度误差是0.13％符合精度要求。用工业控制机置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查7数据表从而保障智能压力传感器校准后的精度工作在合格范围内。

图2是空气压缩泵控制系统示意图，包括压缩泵控制器、正反向驱动器、微型压缩泵。工业控制机将P-V-C_校准源7数据表中的V_校准源7输出经过D/A变换器输出直流电压驱动型号是GDB-1的压缩泵控制器控制型号是224PLC-JCX的正反向驱动器驱动型号是VBH-JC的微型压缩泵输出气压值通过气路对智能压力传感器分7段加压实施校准后生成P_校准7、V_校准7、C_{校准系数7}校准数据并制作成P-V-C_校准7数据表，通过工业控制机置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查N数据表。

图3是智能压力传感器示意图，包括激励电源、压力传感器、热电阻和智能压力传感器P-V-C数据表。采用型号是PSI-DY的激励电源提供工作电源供给采用型号是PSI9816的压力传感器、采用型号是PT100热电阻、型号是24C32的智能压力传感器P-V-C数据表，微型压缩泵输出气压值通过气路至压力传感器，压力传感器输出压力值至工业控制机，热电阻输出温度值至工业控制机，智能压力传感器以P-V-C数据表的形式存放在EEPROM存储器中输入输出至工业控制机。

本发明与现有技术相比具有以下显著的优点：

1)计量部门提供高一级压力标准通过互联网对智能压力传感器进行检查和校准。

2)省去了将压力源送到高一级计量单位各种费用有巨大的经济效益和社会效益。

3)方法简单、成本低廉、效率较高，节约了检查和校准智能压力传感器的成本。

工作过程：首先对智能压力传感器的P-V-C_检查N数据表进行精度检查是否超差，P-V-C_检查N数据表有P_检查N、V_检查N、C_{检查系数N}三组数据并以P-V-C_检查N数据表的形式存放在智能压力传感器的EEPROM存储器中并输出至工业控制机、互联网计算机终端、通过互联网、互联网服务器至数据表校准平台。压力测控仪作为压力校准源输出N个气压稳定后得到N个P_校准源N同时对应有V_校准源N和C_{校准源系数N}的输出。将P_校准源N、V_校准源N、C_校准源系 _数N的校准数据制作成P-V-C_校准源N数据表并放入存储器中，得到P-V-C_校准源7压力校准数据表并输出至数据表校准平台，数据表校准平台以P-V-C_校准源N数据表中的P_校准源N作为压力标准源根据国家规定的压力传感器校准方法对智能压力传感器的P_检查N进行检查，检查结果精度超差，数据表校准平台将P-V-C_校准源N数据表通过互联网服务器、互联网计算机终端、工业控制机将P-V-C_校准源N数据表中的V_校准源N输出通过D/A变换器转换成直流电压驱动空气压缩泵控制系统输出气压经气路对智能压力传感器分N段加压实施校准后产生P_校准N、V_校准N、C_{校准系数N}校准数据并制作成P-V-C_校准N数据表，一个新的智能压力传感器P-V-C_校准N数据表用工业控制机置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查N数据表从而保障智能压力传感器校准后的精度工作在合格范围内。

Claims

1.一种远程校准智能压力传感器系统，包括智能压力传感器、空气压缩泵控制系统、D/A变换器、工业控制机、互联网计算机终端、互联网服务器、数据表校准平台、P-V-C_校准源N数据表存储器和压力测控仪，其特征在于：N是校准点数，是大于等于1的任意自然数；智能压力传感器有三组需要检查精度的数据P_检查N、V_检查N、C_{检查系数N}并符合P_检查N＝V_检查N*C_{检查系数N}，其中P_检查N是N个智能压力传感器输入气压值，V _检查N是N个智能压力传感器两端电压值，C_{检查系数N}是N个智能压力传感器的校准系数值，P_检查N、V_检查N、C_{检查系数N}三组数据一一对应以P-V-C_检查N数据表的形式存放在智能压力传感器的EEPROM存储器中并通过工业控制机、互联网计算机终端、互联网、互联网服务器传输至数据表校准平台，压力测控仪作为压力校准源，输出N个稳定气压P_校准源N，同时对应有V_校准源N和C_{校准源系数N}的输出并符合P_校准源N＝V_校准源N*C_{校准源系数N}，其中，P_校准源N是压力测控仪输出的N个气压值，V_校准源N是压力测控仪输出的N个电压值，C_{校准源系数N}是压力测控仪内高精度压力传感器的N个校准系数值，将P_校准源N、V _校准源N、C_{校准源系数N}校准后的三组数据一一对应并制作成P-V-C_校准源N数据表，将P-V-C _校准源N压力校准数据表存入P-V-C_校准源N数据表存储器中并输出至数据表校准平台，数据表校准平台取出P-V-C_校准源N数据表存储器中的P_校准源N作为压力标准源根据国家规定的压力传感器校准方法对智能压力传感器的P_检查N进行精度检查，检查结果是否超差，若精度超差，数据表校准平台将P-V-C_校准源N数据表通过互联网服务器、互联网、互联网计算机终端至工业控制机，工业控制机将P-V-C_校准源数据表中的V_校准源N输出经过D/A变换器转换成直流电压驱动空气压缩泵控制系统输出气压，通过气路对智能压力传感器分N段加气压实施校准，校准后生成三组校准后的数据P_校准N、V_校准N、C_{校准系数N}并符合P_校准N＝V_校准N*C_{校准系数N}，其中P_校准N是智能压力传感器校准后的N个输入气压值，V_校准N是智能压力传感器校准后的N个两端电压值，C_{校准源系数}是智能压力传感器校准后的N个校准系数值，将校准后的数据P_校准N、V_校准N、C_{校准系数N}三组数据一一对应制作成P-V-C_校准N数据表，将P-V-C_校准N数据表用工业控制机置换原先的智能压力传感器P-V-C_检查N数据表。

2.根据权利要求1所述的远程校准智能压力传感器系统，其特征在于：所述的空气压缩泵控制系统包括压缩泵控制器、正反向驱动器和微型压缩泵，工业控制机将P-V-C_校准源N数据表中的V_校准源N输出经过D/A变换器输出直流电压驱动压缩泵控制器控制正反向驱动器，驱动微型压缩泵输出气压值通过气路对智能压力传感器分N段加压。

3.根据权利要求1所述的远程校准智能压力传感器系统，其特征在于：所述的智能压力传感器包括激励电源、压力传感器、热电阻和智能压力传感器P-V-C数据表，激励电源提供工作电源供给压力传感器、热电阻、智能压力传感器P-V-C数据表，微型压缩泵输出气压值通过气路至压力传感器，压力传感器输出压力值至工业控制机，热电阻输出温度值至工业控制机，智能压力传感器以P-V-C数据表的形式存放在EEPROM存储器中输入输出至工业控制机。