CN102914406B - 一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法及装置，该方法是在每一个待标定的温度点的前后给定一个确定的偏差范围作为该温度点的允许标定温度区域，同时硬件上采用结构相同、位置水平对称的等同导温结构的模拟处理方法，近距离点对点地设置模拟标准温度传感器的方法来检测歧管压力传感器上的感应芯片的温度，以各位置上的模拟标准温度传感器获得的温度值作为歧管压力传感器的标定温度，不需要容器的隔热型腔反复长时间的恒温过程，在有效保证标定精度的前提下，实现歧管压力传感器组合线路板的快速标定，有效降低了人工、设备运行成本，提高了产品的市场竞争力。

Description

一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法及装置

技术领域

本发明涉及气体压力传感器的标定，尤其涉及一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法及装置。 

背景技术

目前，国产商用汽车排放的执行标准虽然还处于国Ⅲ阶段，但已有相当一部分的车型采用了高压共轨柴油发动机，上述发动机的运行是靠ECU控制的，运行时需要实时检测进气流量（质量）。进气流量的检测通常采用空气流量传感器和歧管压力加温度传感器这两种方法，从实际使用情况看，后者的使用更稳定，售后反馈的故障件百分比也要小很多。专业工程师们一般认为商用汽车的使用环境比较恶劣，空气流量传感器的感应芯片是裸露在大气中的，而歧管压力传感器的感应芯片则被凝胶覆盖，歧管压力传感器的感应芯片与大气是隔离的，因而后者更具有优越的耐蚀、耐污性。由于这个原因，再加上进入国Ⅳ排放阶段后商用发动机基本都需要进行进气流量检测，可以预计：歧管压力传感器将得到大面积的批量使用，不过它的前提是要求歧管压力传感器有较高的精度。

    从制造角度来看，歧管压力传感器首先需要在线路板上进行感应芯片的绑定，绑定好的感应芯片再进行标定以符合不同发动机的特性要求，由于歧管压力传感器的信号输出是压力和温度的二元函数，所以标定分压力标定和温度标定两部分，通常在实际操作时上述两部分的标定是同时进行的。 

常见的歧管压力传感器的标定是在一个类似真空罐的可调气压和温度的容器的隔热型腔内进行，因发动机进气的歧管压力低于1个大气压，隔热型腔内通常考虑用抽真空和高压充气的方式进行调压，各部分的空气温度用风叶均衡。根据歧管压力传感器的性能特性和生产效率等方面的要求，需要对其整个工作温度及压力范围内的多压力点和多温度点进行多件同时标定。 

由于温度环境相对于压力环境调整要困难很多的原因，对于单件歧管压力传感器的标定而言，通常方法是固定某一温度点做多压力点的标定，然后再改变到其他的温度点再进行多压力点的标定。而对于多件歧管压力传感器的标定而言，必须使隔热型腔的内部恒温，让每个歧管压力传感器的温度相同才能保证标定效果，但是升降温装置、标定夹具、容器本身等都存在吸放热效应，加上容器的保温也不是绝对的，恒温相对于调温总要滞后，在没有完全恒温的容器内在某些位置存在一定的从高到低的温度场，会使装夹位置不同的歧管压力传感器的实际温度与测量隔热型腔内的空气标准温度传感器的温度数值有一定偏差，这种偏差会削弱标定效果，影响歧管压力传感器的测量精度。所以在实际上需要很长的时间使容器内部达到一个相对均衡、稳定的温度值后才能进行标定操作。根据经验，这样一套较完整的标定装置，即使采用较有效的PID（比例、积分和微分）控温方式，每变换一个温度点并达到较理想的恒温状态至少需要30分钟，这样全过程标定时间就很长，所以标定效率很低，人工、设备运行成本很高，不适合汽车零部件制造行业大批量、低成本生产的要求。 

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法，它能在更有效地为保证标定精度的前提下，大幅度地缩短标定时间和提高生产效率，降低标定成本，同时有效地保证了产品的测量精度。

本发明的第二个目的在于提供一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定装置。 

本发明的第一个目的是这样实现的： 

一种基于歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法，特征是:

A、按照预先设定的歧管压力传感器的工作温度范围及标定要求，确定N个待标定的温度点，在每一个待标定的温度点的前后给定一个确定的偏差范围作为该温度点的允许标定温度区域，即在该区域的任一温度点的歧管压力传感器都可以进行事先指定的M个压力点的标定，且在每一个待标定温度点上的各压力点的个数和数值固定不变；

B、通过结构相同、位置水平对称和近距离点对点地设置模拟标准温度传感器的方法来检测各歧管压力传感器上感应芯片的温度，以各位置上的模拟标准温度传感器获得的温度值作为歧管压力传感器的标定温度；

C、计算机通过通讯接口实时对各个位置的模拟标准温度传感器、空气标准温度传感器及空气标准压力传感器进行监控，并通过控制＆PID调节接口分别驱动第一可调电动气阀、第二可调电动气阀、可调电动液阀和加热器，对隔热型腔内的压力和温度实行闭环控制；

D、歧管压力传感器的标定顺序为：根据产品的精度要求，在歧管压力传感器的工作压力范围指定M个待标定的压力点：先在第一个待标定温度点上对 M个待标定的压力点进行逐个标定，然后调整到第二个待标定温度点上再次对 M个待标定的压力点进行逐个标定，重复步骤D中的上述操作，直至在第N个待标定温度点上对 M个待标定的压力点进行逐个标定完为止；

E、标定是计算机自动操作的，在计算机的控制程序中设定实施标定的三个条件，即：（1）、隔热型腔内的空气标准压力传感器的压力值与指定待标定压力点的压力值相同；（2）、调温过程中，计算机在接到隔热型腔内的空气标准温度传感器检测到的空气温度值到达待标定的温度点的温度值后开始计时，计时时间大于3分钟；（3）、所有模拟标准温度传感器的温度值都已进入指定待标定温度点的允许标定温度区域；当三个条件都满足要求时，计算机则对各位置的歧管压力传感器，作该指定待标定压力点下和该指定待标定温度点允许标定温度区域内各温度点的标定。

    本发明的第二个目的是这样实现的： 

一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定装置，包括带有导轨的基座，在基座的上面安装有气缸支架和容器，在导轨上安装有可以左右移动的拖板，在气缸支架上安装有气缸，在容器的左端固定有容器左盖，在拖板的上面固定有框形的容器右盖，容器右盖的右板与气缸的活塞杆的顶端紧固连接，在容器右盖的左板外侧固定有便于与容器前端上的法兰密封配合的密封圈，容器左盖、容器和容器右盖形成密封的隔热型腔，特征是:在隔热型腔内的左端从左向右依次安装有风扇、制冷器和加热器，在隔热型腔内的的右端安装有与容器右盖的左板连为一体的支撑支架，在支撑支架上安装有若干个固定导柱，测温支架固定在固定导柱的最里端，一块待标定支架和一块探针板由里向外套装在固定导柱上，并由螺母紧固；测温支架和待标定支架是二块没有形状和材质差异的中间空心的支架，在测温支架和待标定支架的中间空心部份分别背对背安装有测温线路板和待标定板，测温线路板和待标定板在未被焊接电子元件前是没有形状和材质差异的多个歧管压力传感器的组合线路板，在待标定板上焊接了多组歧管压力传感器的感应芯片，在测温线路板上的原歧管压力传感器的感应芯片的位置焊接了模拟标准温度传感器，并对每个模拟标准温度传感器进行类似歧管压力传感器感应芯片的封装，作歧管压力传感器感应芯片等同导温结构的模拟处理，安装好后的待标定板上的歧管压力传感器的感应芯片与测温线路板上的模拟标准温度传感器近距离一一水平对应；在探针板上固定有若干个电接触的探针，每个探针都分别对应电接触待标定板上的电接触盘，测温线路板上的模拟标准温度传感器和探针板上的探针均通过安装在容器右盖的左板上的右多路真空电接头与计算机系统的通讯接口和数据接口连接，在容器左盖上安装有左多路真空电接头；

在与容器的隔热型腔内进行气连通的气体管道上Y形气连通有两根气体管道，两根气体管道各自串联一个第一可调电动气阀和第二可调电动气阀，第一可调电动气阀和真空罐进行气连通，第二可调电动气阀和高压气罐进行气连通；制冷器通过输入液体管道与容器外面的可调电动液阀连接，可调电动液阀与容器外面的变频压缩制冷装置通过制冷剂输出液体管道连接，制冷器与变频压缩制冷装置通过流出液体管道连接；在容器的外壁上安装有用于分别测量隔热型腔内空气的压力和温度且分别与通讯接口连接的空气标准压力传感器和空气标准温度传感器；可调电动液阀、第一可调电动气阀、第二可调电动气阀、与控制＆PID调节接口进行电连接，加热器和风扇通过左多路真空电接头与控制＆PID调节接口电连接，计算机通过对空气标准压力传感器、空气标准温度传感器的实时监测，并控制可调电动气阀、第一可调电动气阀、第二可调电动气阀的开度、加热器的加热时间间隔和风扇的工作，对隔热型腔内的温度和压力进行调节并实现闭环控制。

在容器的隔热型腔内壁粘贴有隔热保温层。 

在隔热型腔内的加热器的右端安装有空气整流板。 

本发明是在每一个待标定的温度点的前后给定一个确定的偏差范围作为该温度点的允许标定温度区域，同时硬件上采用结构和材质相同、位置水平对称的等同导温结构，及近距离点对点地设置模拟标准温度传感器来检测歧管压力传感器上的感应芯片的温度，以各位置上的模拟标准温度传感器获得的温度值作为歧管压力传感器的标定温度，不需要容器的隔热型腔反复长时间的恒温过程，在有效保证标定精度的前提下，实现了歧管压力传感器组合线路板的快速标定，有效降低了人工、设备运行成本，提高了产品的市场竞争力。 

附图说明：

图1是本发明的电路框图； 

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2中A-A向的示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例并对照附图对本发明的方法进行进一步的说明。

一种基于歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法，具体步骤如下: 

A、按照预先设定的歧管压力传感器的工作温度范围及标定要求，确定N个待标定的温度点，在每一个待标定的温度点的前后给定一个确定的偏差范围作为该温度点的允许标定温度区域，即在该区域的任一温度点的歧管压力传感器都可以进行事先指定的M个压力点的标定，且在每一个待标定温度点上的各压力点的个数和数值固定不变；

B、通过结构和材质相同、位置水平对称和近距离点对点地设置模拟标准温度传感器30的方法来检测歧管压力传感器上感应芯片25的温度，以各位置上的模拟标准温度传感器30获得的温度值作为相对应的歧管压力传感器的标定温度；

C、计算机通过通讯接口实时对各个位置的模拟标准温度传感器30、空气标准温度传感器16及空气标准压力传感器15进行监控，并通过控制＆PID调节接口分别驱动第一可调电动气阀17、第二可调电动气阀18、可调电动液阀19和加热器5，对隔热型腔40内的压力和温度进行调节并实行闭环控制；

D、歧管压力传感器的标定顺序为：根据产品的精度要求，在歧管压力传感器的工作压力范围指定M个待标定的压力点：先在第一个待标定温度点上对 M个待标定的压力点进行逐个标定，然后调整到第二个待标定温度点上再次对 M个待标定的压力点进行逐个标定，重复步骤D中的上述操作，直至在第N个待标定温度点上对 M个待标定的压力点进行逐个标定完为止；

E、标定是计算机自动操作的，在计算机的控制程序中设定实施标定的三个条件，即：（1）、隔热型腔40内的空气标准压力传感器15的压力值与指定待标定压力点的压力值相同；（2）、调温过程中，计算机在接到隔热型腔40内的空气标准温度传感器16检测到的空气温度值到达待标定的温度点的温度值后开始计时，计时时间大于3分钟；（3）、所有模拟标准温度传感器30的温度值都已进入指定待标定温度点的允许标定温度区域；当三个条件都满足要求时，计算机则对各位置的歧管压力传感器，作该指定待标定压力点和该指定待标定温度点允许标定温度区域内各温度点的标定。

    一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定装置，包括带有导轨2的基座4，在基座4的上面安装有气缸支架1和容器13，在导轨2上安装有可以左右移动的拖板3，在气缸支架1上安装有气缸9，在容器13的左端固定有容器左盖31，在拖板3的上面固定有框形的容器右盖11，容器右盖11的右板36与气缸9的活塞杆37的顶端紧固连接，在容器右盖11的左板12外侧固定有便于与容器13前端上的法兰38密封配合的密封圈39，容器左盖31、容器13和容器右盖11形成密封的隔热型腔40，在隔热型腔40内的左端从左向右依次安装有风扇7、制冷器6、加热器5和空气整流板42，在隔热型腔40内的右端安装有与容器右盖11的左板12连为一体的支撑支架14，在支撑支架14上安装有若干个固定导柱29，测温支架28固定在固定导柱29的最里端，一块待标定支架27和一块探针板26由里向外套装在固定导柱29上，并由螺母41紧固；测温支架28和待标定支架27均是没有形状和材质差异的中间空心支架，在测温支架28和待标定支架27的中间空心部份分别背对背安装有测温线路板32和待标定板33，测温线路板32和待标定板33在未被焊接电子元件前是没有形状和材质差异的多个歧管压力传感器的组合线路板，在待标定板27上焊接了多组歧管压力传感器的感应芯片25，在测温线路板上的原歧管压力传感器的感应芯片25的位置焊接了模拟标准温度传感器30，并对每个模拟标准温度传感器30进行类似歧管压力传感器的感应芯片25的封装，作歧管压力传感器的感应芯片25等同导温结构的模拟处理，安装好后的待标定支架27上的歧管压力传感器的感应芯片25与测温线路板32上的模拟标准温度传感器近距离一一水平对应；在探针板26上固定有若干个电接触的探针24，每个探针24都分别对应电接触待标定板33上的电接触盘，测温线路板32上的模拟标准温度传感器30和探针板上的探针24均通过安装在容器右盖11的左板12上的右多路真空电接头10与计算机系统的通讯接口和数据接口连接，在容器左盖31上安装有左多路真空电接头8； 

在与容器13的隔热型腔40内进行气连通的气体管道34上Y形气连通有两根气体管道34，两根气体管道34各自串联一个第一可调电动气阀17和第二可调电动气阀17，第一可调电动气阀17和真空罐20进行气连通，第二可调电动气阀18和高压气罐21进行气连通；制冷器6通过液体管道35与容器13外面的可调电动液阀19连接，可调电动液阀19与变频压缩制冷装置22通过制冷剂输出液体管道43连接，制冷器6与变频压缩制冷装置22通过制冷剂输入液体管道44连接；在容器13的外壁上安装有用于分别测量隔热型腔40内空气的压力和温度且分别与通讯接口连接的空气标准压力传感器15和空气标准温度传感器16；可调电动液阀19、第一可调电动气阀17、第二可调电动气阀18分别与控制＆PID调节接口进行电连接，加热器5和风扇7通过安装在容器左盖31上的左多路真空电接头8分别与控制＆PID调节接口进行电连接，计算机通过对空气标准压力传感器15、空气标准温度传感器16的实时监测，并控制可调电动气阀19、第一可调电动气阀17、第二可调电动气阀18的开度、加热器7的加热时间间隔和风扇7的工作，对隔热型腔40内的温度和压力进行调节并实现闭环控制。

在容器13的隔热型腔40内壁粘贴有隔热保温层23。 

当需要进行标定时，待标定支架27和探针板26通过螺母41紧固在固定导柱29上，支撑支架14由气缸9推入隔热型腔40内进行标定；当标定完后时，气缸9将支撑支架14拉出隔热型腔40，拧松螺母41，待标定支架27和探针板26可以从固定导柱29上由里向外取出。 

容器左盖31、容器13和容器右盖11形成密封的隔热型腔40，当容器右盖11与容器13闭合时，支撑支架14全部进入容器13的隔热型腔40内部，且隔热型腔40内部除调整气压用的管道口外全部与外界隔离密封。 

Claims (4)

1.一种基于歧管压力传感器组合线路板的快速标定方法，其特征在于:

A、按照预先设定的歧管压力传感器的工作温度范围及标定要求，确定N个待标定的温度点，在每一个待标定的温度点的前后给定一个确定的偏差范围作为该温度点的允许标定温度区域，即在该区域的任一温度点的歧管压力传感器都进行事先指定的M个压力点的标定，且在每一个待标定温度点上的各压力点的个数和数值固定不变；

B、通过结构和材质相同、位置水平对称和近距离点对点地设置模拟标准温度传感器的方法来检测各歧管压力传感器上感应芯片的温度，以各位置上的模拟标准温度传感器获得的温度值作为相对应的歧管压力传感器的标定温度；

C、计算机通过通讯接口实时对各个位置的模拟标准温度传感器、空气标准温度传感器及空气标准压力传感器进行监控，并通过控制＆PID调节接口分别驱动第一可调电动气阀、第二可调电动气阀、可调电动液阀和加热器，对隔热型腔内的压力和温度进行调节并实行闭环控制；

D、歧管压力传感器的标定顺序为：根据产品的精度要求，在歧管压力传感器的工作压力范围指定M个待标定的压力点：先在第一个待标定温度点上对 M个待标定的压力点进行逐个标定，然后调整到第二个待标定温度点上再次对 M个待标定的压力点进行逐个标定，直至将剩下的N-2个待标定温度点的M个待标定的压力点进行逐个标定完成为止；

E、标定是计算机自动操作的，在计算机的控制程序中设定实施标定的三个条件，即：（1）、隔热型腔内的空气标准压力传感器的压力值与指定待标定压力点的压力值相同；（2）、调温过程中，计算机在接到隔热型腔内的空气标准温度传感器检测到的空气温度值到达待标定的温度点的温度值后开始计时，计时时间大于3分钟；（3）、所有模拟标准温度传感器的温度值都已进入指定待标定温度点的允许标定温度区域；当三个条件都满足要求时，计算机则对各位置的歧管压力传感器，作该指定待标定压力点和该指定待标定温度点允许标定温度区域内各温度点的标定。

2.一种歧管压力传感器组合线路板的快速标定装置，包括带有导轨的基座，在基座的上面安装有气缸支架和容器，在导轨上安装有可以左右移动的拖板，在气缸支架上安装有气缸，在容器的左端固定有容器左盖，在拖板的上面固定有框形的容器右盖，容器右盖的右板与气缸的活塞杆的顶端紧固连接，在容器右盖的左板外侧固定有便于与容器前端上的法兰密封配合的密封圈，容器左盖、容器和容器右盖形成密封的隔热型腔，其特征在于:在隔热型腔内的左端从左向右依次安装有风扇、制冷器和加热器，在隔热型腔内的右端安装有与容器右盖的左板连为一体的支撑支架，在支撑支架上安装有若干个固定导柱，测温支架固定在固定导柱的最里端，一块待标定支架和一块探针板由里向外套装在固定导柱上，并由螺母紧固；测温支架和待标定支架均是中间空心支架，在测温支架和待标定支架的中间空心部分分别背对背安装有测温线路板和待标定板，测温线路板和待标定板在未被焊接电子元件前是多个歧管压力传感器的组合线路板，在待标定板上焊接了多组歧管压力传感器的感应芯片，在测温线路板上的原歧管压力传感器的感应芯片的位置焊接了模拟标准温度传感器，并对每个模拟标准温度传感器进行类似歧管压力传感器感应芯片的封装，作歧管压力传感器感应芯片等同导温结构的模拟处理，安装好后的待标定板上的歧管压力传感器的感应芯片与测温线路板上的模拟标准温度传感器近距离一一水平对应；在探针板上固定有若干个电接触的探针，每个探针都分别对应电接触待标定板上的电接触盘，测温线路板上的模拟标准温度传感器和探针板上的探针均通过安装在容器右盖的左板上的右多路真空电接头与计算机系统的通讯接口和数据接口连接，在容器左盖上安装有左多路真空电接头；

在与容器的隔热型腔内进行气连通的气体管道上Y形气连通有两根气体管道，两根气体管道各自串联一个第一可调电动气阀和第二可调电动气阀，第一可调电动气阀和真空罐进行气连通，第二可调电动气阀和高压气罐进行气连通；制冷器通过液体管道与容器外面的可调电动液阀连接，可调电动液阀与容器外面的变频压缩制冷装置的制冷剂输出液体管道连接，制冷器的另一管接口与变频压缩制冷装置的输入液体管道连接；在容器的外壁上安装有用于分别测量隔热型腔内空气的压力和温度且分别与通讯接口连接的空气标准压力传感器和空气标准温度传感器；可调电动气阀、第一可调电动气阀、第二可调电动气阀、加热器和风扇分别与控制＆PID调节接口进行电连接，计算机通过对空气标准压力传感器、空气标准温度传感器的实时监测，并控制可调电动气阀、第一可调电动气阀、第二可调电动气阀的开度、加热器的加热时间间隔和风扇的工作，对隔热型腔内的温度和压力进行调节并实现闭环控制。

3.根据权利要求2所述的快速标定装置，其特征在于:在容器的隔热型腔内壁粘贴有隔热保温层。

4.根据权利要求2所述的快速标定装置，其特征在于:在隔热型腔内的加热器的右端安装有空气整流板。