CN103134615A - 空压机系统传感器的自动校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空压机系统传感器的自动校准方法，即根据空压机系统在特定工作环境中的正常工作温度和压力范围，计算传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值，根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机系统传感器的校准公式，调整空压机系统使传感器的校准值为零，得到零位校准值，调整空压机系统使传感器的校准值为空压机系统正常工作传感器检测范围的某一固定值，得到斜率校准值，将零位校准值和斜率校准值置入空压机系统中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。本方法可高质量、快速完成传感器的校准，避免手动校准存在的人为误差，提高工作效率及校准精度，减轻校准的劳动强度，保证了空压机系统的正常运行。

Description

空压机系统传感器的自动校准方法

技术领域

本发明涉及一种空压机系统传感器的自动校准方法。

背景技术

空压机系统的传感器一般有温度传感器和压力传感器，空压机系统的数据采集模块获取传感器输出的模拟信号，并且经模/数转换模块后转换成数字信号，通过人机交互界面实时显示空压机系统当前温度及压力参数并控制空压机系统的运行。由于传感器本身误差、信号转换和数据采集过程中的损失，最终的传感器检测数值可能会偏离实际值。

根据空压机系统实际运行工况，通常对传感器进行校准，以使传感器检测数据反映实际工况数据。传感器的校准是一个比较复杂的过程，如图1所示，空压机系统在特定工作环境中，其工作温度和压力有一固定范围，传感器输出特性1与实际工况2不一致，存在零位差b和不同的斜率，因此线性传感器工作特性校准公式一般形式为：Y =aX+b

式中：Y为传感器输入系统的校准值、X为传感器检测值、b为传感器零位校准值、a为传感器斜率校准值，因此采用斜率校正和零位校正来校准传感器的输出值接近实际值。

传感器的传统校准方式一般通过手动完成，根据公式Y =aX+b实施校准，校准过程需要不断手动调整零位参数b和斜率参数a，使Y达到实际工况数值。该校准过程操作环节多而繁琐，工作效率低，且容易引入人为误差，使得空压机系统实时显示的温度及压力参数误差较大，影响了空压机系统的正常运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种空压机系统传感器的自动校准方法，利用本方法可高质量、快速完成传感器的校准，避免手动校准存在的人为误差，提高工作效率及校准精度，减轻校准的劳动强度，保证了空压机系统的正常运行。

为解决上述技术问题，本发明空压机系统传感器的自动校准方法，空压机系统在特定的工作环境中，正常工作温度和压力有一个固定的范围，依据空压机系统的数据采集模块和模/数转换模块特性，传感器输出信号经数据采集模块转换为电压信号,电压信号通过模/数转换模块转换成数字信号，得到传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值为：

     （1）

式中：K_max—传感器标称测量上限，

K_min—传感器标称测量下限，

U_max—采集到的电压信号上限，

U_min—采集到的的电压信号下限，

U_REF—参考电源电压，

2ⁿ—模/数转换模块的精度，

D_in—模数转换模块将电压信号转换得到的数字信号值，

设定                       （2）

                   （3）

在空压机系统和传感器确定后，c和d是常数，将式(2)和式（3）代入式（1），得到：

                              （4）

根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机系统传感器的校准公式为：

         即

           （5）

式中：Y为传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出校准值，a为斜率校准值，b为零位校准值，

调整空压机系统，使Y=0、a=1,

由式（5）得到：

                     （6）

调整空压机系统，使Y为空压机系统正常工作传感器检测范围的某一固定值，此时Y为一已知参数，

由式（5）得到：

                        （7）

将式（6）和式（7）得到的零位校准值和斜率校准值置入空压机系统中，空压机系统运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。    

由于本发明空压机系统传感器的自动校准方法采用了上述技术方案，即根据空压机系统在特定的工作环境中的正常工作温度和压力范围，计算传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值，根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机系统传感器的校准公式，调整空压机系统使空压机系统传感器的校准值为零，得到传感器的零位校准值，调整空压机系统使传感器的校准值为空压机系统正常工作传感器检测范围的某一固定值，得到传感器的斜率校准值，将零位校准值和斜率校准值置入空压机系统中，空压机系统运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。本方法可高质量、快速完成传感器的校准，避免手动校准存在的人为误差，提高工作效率及校准精度，减轻校准的劳动强度，保证了空压机系统的正常运行。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为传感器工作特性示意图。

具体实施方式

本发明空压机系统传感器的自动校准方法，空压机系统在特定的工作环境中，正常工作温度和压力有一个固定的范围，依据空压机系统的数据采集模块和模/数转换模块特性，传感器输出信号经数据采集模块转换为电压信号,电压信号通过模/数转换模块转换成数字信号，得到传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值为：

     （1）

式中：K_max—传感器标称测量上限，

K_min—传感器标称测量下限，

U_max—采集到的电压信号上限，

U_min—采集到的的电压信号下限，

U_REF—参考电源电压，

2ⁿ—模/数转换模块的精度，

D_in—模数转换模块将电压信号转换得到的数字信号值，

设定

                       （2）

                   （3）

在空压机系统和传感器确定后，c和d是常数，将式(2)和式（3）代入式（1），得到：

                              （4）

根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机系统传感器的校准公式为：

         即           （5）

式中：Y为传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出校准值，a为斜率校准值，b为零位校准值，

调整空压机系统，使Y=0、a=1,

由式（5）得到：

                     （6）

调整空压机系统，使Y为空压机系统正常工作传感器检测范围的某一固定值，此时Y为一已知参数，

由式（5）得到：

                        （7）

将式（6）和式（7）得到的零位校准值和斜率校准值置入空压机系统中，空压机系统运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。

本方法克服了传统手动校准传感器的缺陷，仅需将零位校准值和斜率校准值预置入空压机系统的中央处理模块，由中央处理模块对经数据采集模块和模/数转换模块采集的传感器输出信号实施校准，确保了空压机系统运行的实际工况与显示的数据一致，从而避免了空压机系统的误动作，保证了空压机系统的正常运行。

Claims (1)

1.一种空压机系统传感器的自动校准方法，空压机系统在特定的工作环境中，正常工作温度和压力有一个固定的范围，其特征在于：依据空压机系统的数据采集模块和模/数转换模块特性，传感器输出信号经数据采集模块转换为电压信号,电压信号通过模/数转换模块转换成数字信号，得到传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值为：

     （1）

式中：K_max—传感器标称测量上限，

K_min—传感器标称测量下限，

U_max—采集到的电压信号上限，

U_min—采集到的的电压信号下限，

U_REF—参考电源电压，

2ⁿ—模/数转换模块的精度，

D_in—模数转换模块将电压信号转换得到的数字信号值，

设定

                       （2）

                   （3）

在空压机系统和传感器确定后，c和d是常数，将式(2)和式（3）代入式（1），得到：

                              （4）

根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机系统传感器的校准公式为：

         即

           （5）

式中：Y为传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出校准值，a为斜率校准值，b为零位校准值，

调整空压机系统，使Y=0、a=1,

由式（5）得到：                     （6）

调整空压机系统，使Y为空压机系统正常工作传感器检测范围的某一固定值，此时Y为一已知参数，

由式（5）得到：

                        （7）

将式（6）和式（7）得到的零位校准值和斜率校准值置入空压机系统中，空压机系统运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。

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