CN109489898A

CN109489898A - 一种压力测量系统及测量方法

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Publication number: CN109489898A
Application number: CN201811563518.0A
Authority: CN
Inventors: 曹勇全; 谢锋; 何迎辉; 金忠
Original assignee: CETC 48 Research Institute
Current assignee: CETC 48 Research Institute
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-03-19

Abstract

本发明公开了一种压力测量系统，包括压力传感头和压力采集仪表；压力传感头的外壳上设有二维码，用于存储压力传感头的调理参数；压力采集仪表与压力传感头相连，用于采集压力传感头的实时压力信号，并扫描二维码获取调理参数，再根据调理参数对实时压力信号进行调理以得到标准压力信号。本发明的系统具有体积小、测量精度高等优点。本发明还公开了一种测量方法，包括：S01、连接所述压力传感头与压力采集仪表；S02、压力采集仪表上电并激励压力传感头；S03、压力采集仪表扫描压力传感头上的二维码，获取调理参数，同时表采集压力传感头实时压力信息，并根据调理参数处理实时压力信号以获得标准压力信号并显示。本发明的方法具有操作简便等优点。

Description

一种压力测量系统及测量方法

技术领域

本发明主要涉及压力测量技术领域，特指一种压力测量系统及测量方法。

背景技术

压力传感器通常由压力传感头(敏感芯体)、调理电路板、结构件和电连接器组成。压力传感头采用半导体MEMS工艺制备而成，利用半导体材料的压阻效应来测量压力(压阻效应简单描述就是半导体硅片上刻蚀的电阻条在外部压力下电阻会发生变化)。对压力传感头进行一定的电压激励就可以获得与外部压力成正比的毫伏电压信号。压力传感头具有一定的离散性，用户无法获得直观的压力信号，需要进行后期信号调理，调理电路板对该信号进行放大、偏置与温度补偿就可以输出1V～5V的工业标准电压信号。根据安装方式的不同，压力传感器可以做成一体式(压力传感头、调理电路板置于同一结构件内)，也可以做成分体式(压力传感头与调理电路板位于不同的结构件内，两者之间通过电连接器电气连接)。在某些特殊场合，例如商业航天压力测量、航空压力测量等地面验证应用，轻量化需求具有特别重要的意义，通常要求压力传感器采用分体式设计。

由于输出一致性要求很高，通常需要压力传感头与压力采集仪表一一对应或需要对压力传感头进行调制(现有压力传感头采用扩散硅芯体，由四个桥臂电组组成，每个桥臂电阻难以做到一模一样，从而芯体零点电压输出、量程电压输出会有差异，如果压力采集仪表采用统一的电压压力转换公式，会带来较大的误差。若要采用统一的公式，则需要对芯体进行零点补偿、量程补偿，使得不同的芯体相同压力下具有相同的电压输出)。通常为多个部分调理的压力传感头与一个压力采集仪表或多个未调理的压力传感头与一一对应的压力采集仪表的压力采集方案。不管哪种方法都具有明显的缺点：采用一一对应的压力传感头与压力采集仪表，大量的压力传感头与压力采集仪表，成本造价偏高；对压力传感头进行调制会增加压力传感头的安装尺寸，限制压力传感头的应用场合。

另外基于半导体材料特性制备的压力传感头需要进行后期信号调理才能输出直观的压力信号。对于压力传感头与压力采集仪表分离的压力测量方案，若是不对压力传感头进行初步调制，因为压力传感头的输出离散性，需要一一对应的压力采集仪表来接收并处理压力传感头的原始信号。这种方案的压力测量成本造价非常高，同时大量的压力传感头与大量的压力采集仪表必须一一对应，管理起来也非常麻烦。若是对压力传感头进行初步调制，使其输出一致性良好的毫伏信号，然后再采用通用的压力采集仪表进行后级处理。这种方案也存在两个缺点，其一：压力传感头初步调理后输出的一致性范围，这个范围越窄、压力传感头的数量越多生产调试就越难实现，其二这个一致性范围构成压力测量误差的一部分，造成压力测量精度的下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种体积小、重量轻、成本低、测量精度高的压力测量系统，并相应提供一种操作简便的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种压力测量系统，包括压力传感头和压力采集仪表；所述压力传感头的外壳上设有二维码，用于存储压力传感头的调理参数；所述压力采集仪表与所述压力传感头相连，用于采集所述压力传感头的实时压力信号，并扫描二维码获取调理参数，再根据调理参数对实时压力信号进行调理以得到标准压力信号。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述压力采集仪表包括依次相连的图像采集模块、处理器模块、压力调理模块和显示模块；所述图像采集模块用于扫描二维码图像信息并发送给处理器模块，所述处理器模块用于对二维码图像信息进行解码以获得调理参数并发送给压力调理模块，所述压力调理模块用于根据所述调理参数对实时压力信号进行调理，获得标准压力信号并发送至显示模块进行显示。

所述调理参数至少包括多个给定温度下零点、中位点、满位输出信号及电压电流激励信号。

还包括云端压力数据库，用于对压力传感头的生产过程信息及使用过程信息储存；所述压力采集仪表与所述云端压力数据库相连。

本发明还公开了一种基于如上所述的压力测量系统的测量方法，包括以下步骤：

S01、将压力传感头安装于待测压管路上，并连接所述压力传感头与压力采集仪表；

S02、压力采集仪表上电并激励压力传感头；

S03、压力采集仪表扫描压力传感头上的二维码，获取调理参数，同时压力采集仪表采集压力传感头实时压力信息，并根据调理参数处理实时压力信号以获得标准压力信号，并通过显示模块进行显示。

作为上述技术方案的进一步改进：

在步骤S03中，所述调理参数至少包括多个给定温度下零点、中位点、满位输出信号及电压电流激励信号，在出厂前进行测试得到。

所述调整参数的测试过程为：

S31、将压力传感头置于恒温箱内，并连接压力计和压力管路；连接所述压力传感头与压力采集仪表；

S32、压力采集仪表上电并激励压力传感头；

S33、分别设定恒温箱于不同的给定温度下，稳定后，通过压力计分别给压力传感头施加不同大小的压力，待压力稳定后通过压力采集仪表采集压力传感头原始数据，并记录；

S34、通过不同温度、压力下的压力传感头原始数据，获得压力传感头调理参数。

在步骤S33中，不同的给定温度包括压力传感头最低工作温度、正常工作温度和最高工作温度。

在步骤S33中，不同的压力包括零位压力、中位压力和满位压力。

将调理参数进行二维码编码，通过激光打印的方式打印在压力传感头的外壳上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的压力测量系统，压力传感头采用分体式设计，体积小且重量轻，适用于航天压力测量等；压力传感头上印有存储对应调理参数的二维码，通过压力采集仪表获取调理参数和实时压力信号，即可得到对应的标准压力信号，不需要一对一的配置，降低测量以及管理成本；另外调理参数与压力传感器头一一对应，相对于现有的压力传感头的初步调制，提高了测量精度。

本发明的压力测量系统，采用单个压力采集仪表就可以测量多个压力传感头的压力，具有较低的成本造价；另外压力采集仪表通过扫描二维码自动读取压力传感头的工厂调理数据，然后再根据工厂调理数据处理压力传感头原始测量信号，不会造成测量精度的下降。压力传感头外壳自带二维码，管理起来简单方便。用户可以通过扫描的二维码登陆厂家压力数据库，可以获得压力传感器生产、使用过程中的信息，可实现无纸化履历管理。

附图说明

图1为本发明的方框结构示意图。

图2为本发明的压力传感头的结构示意图。

图3为本发明的压力采集仪表的结构示意图。

图4为本发明的方法流程图。

图中标号表示：1、压力传感头；101、二维码；2、压力采集仪表；201、图像采集模块；202、处理器模块；203、压力调理模块；204、显示模块；3、云端压力数据库。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

如图1至图3所示，本实施例的压力测量系统，包括压力传感头1和压力采集仪表2；压力传感头1的外壳上设有二维码101，用于存储压力传感头1的调理参数；压力采集仪表2与压力传感头1相连，用于采集压力传感头1的实时压力信号，并扫描二维码101获取调理参数，再根据调理参数对实时压力信号进行调理以得到标准压力信号。本发明的压力测量系统，压力传感头1采用分体式设计，体积小且重量轻，适用于航天压力测量等；压力传感头1上印有存储对应调理参数的二维码101，通过压力采集仪表2获取调理参数和实时压力信号，即可得到对应的标准压力信号，不需要一对一的配置，降低测量以及管理成本；另外调理参数与压力传感头1一一对应，相对于现有的压力传感头1的初步调制，提高了测量精度。

如图3所示，本实施例中，压力采集仪表2包括依次相连的图像采集模块201、处理器模块202、压力调理模块203和显示模块204；图像采集模块201用于扫描二维码101图像信息并发送给处理器模块202，处理器模块202用于对二维码101图像信息进行解码以获得出厂时的调理参数并发送给压力调理模块203，压力调理模块203用于根据调理参数对实时压力信号压力补偿等调理，获得标准压力信号并发送至显示模块204(如液晶显示屏等)进行显示。具体地，调理参数至少包括多个给定温度下零点、中位点、满位输出信号及电压电流激励信号。

本实施例中，还包括云端压力数据库3，用于对压力传感头1的生产过程信息及使用过程信息储存；压力采集仪表2与云端压力数据库3相连。其中云端压力数据库3是压力传感头1数据存储与查询显示系统，可以存储压力传感头1的生产过程信息以及使用过程中的信息，利用网络云存储，并对用户提供权限，可以部分更新压力传感头1使用过程信息，从而实现压力传感头1无纸化履历管理。

本发明的压力测量系统，采用单个压力采集仪表2就可以测量多个压力传感头1的压力，具有较低的成本造价；另外压力采集仪表2通过扫描二维码101自动读取压力传感头1的工厂调理数据，然后再根据工厂调理数据处理压力传感头1原始测量信号，不会造成测量精度的下降。压力传感头1外壳自带二维码101，管理起来简单方便。用户可以通过扫描的二维码101登陆厂家压力数据库，可以获得压力传感器生产、使用过程中的信息，可实现无纸化履历管理。

如图4所示，本发明还公开了一种基于如上所述的压力测量系统的测量方法，包括以下步骤：

S01、将压力传感头1安装于待测压管路上，并连接压力传感头1与压力采集仪表2；

S02、压力采集仪表2上电并激励压力传感头1；

S03、压力采集仪表2扫描压力传感头1上的二维码101，获取调理参数，同时压力采集仪表2采集压力传感头1实时压力信息，并根据调理参数处理实时压力信号以获得标准压力信号，并通过显示模块204进行显示。

另外，根据用户需求，用手机扫描压力传感头1外壳上的二维码101，并登陆压力数据库系统，登记更新压力采集信息以及使用过程信息。本实施例中，在步骤S03中，调理参数至少包括多个给定温度下零点、中位点、满位输出信号及电压电流激励信号，在出厂前进行测试得到。

本实施例中，调整参数的测试过程为：

S31、将压力传感头1置于恒温箱内，并连接压力计和压力管路；连接压力传感头1与压力采集仪表2；

S32、压力采集仪表2上电并激励压力传感头1；

S33、分别设定恒温箱于不同的给定温度下，待稳定后，通过压力计分别给压力传感头1施加不同大小的压力，待压力稳定后通过压力采集仪表2采集压力传感头1原始数据，并记录；

S34、通过不同温度、压力下的压力传感头1原始数据，获得压力传感头1调理参数。

本实施例中，在步骤S33中，不同的给定温度包括压力传感头1最低工作温度、正常工作温度(25摄氏度左右)和最高工作温度；不同的压力包括零位压力、中位压力和满位压力。

本实施例中，将调理参数进行二维码101编码，通过激光打印的方式打印在压力传感头1的外壳上。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种压力测量系统，其特征在于，包括压力传感头(1)和压力采集仪表(2)；所述压力传感头(1)的外壳上设有二维码(101)，用于存储压力传感头(1)的调理参数；所述压力采集仪表(2)与所述压力传感头(1)相连，用于采集所述压力传感头(1)的实时压力信号，并扫描二维码(101)获取调理参数，再根据调理参数对实时压力信号进行调理以得到标准压力信号。

2.根据权利要求1所述的压力测量系统，其特征在于，所述压力采集仪表(2)包括依次相连的图像采集模块(201)、处理器模块(202)、压力调理模块(203)和显示模块(204)；所述图像采集模块(201)用于扫描二维码(101)图像信息并发送给处理器模块(202)，所述处理器模块(202)用于对二维码(101)图像信息进行解码以获得调理参数并发送给压力调理模块(203)，所述压力调理模块(203)用于根据所述调理参数对实时压力信号进行调理，获得标准压力信号并发送至显示模块(204)进行显示。

3.根据权利要求1或2所述的压力测量系统，其特征在于，所述调理参数至少包括多个给定温度下零点、中位点、满位输出信号及电压电流激励信号。

4.根据权利要求1或2所述的压力测量系统，其特征在于，还包括云端压力数据库(3)，用于对压力传感头(1)的生产过程信息及使用过程信息储存；所述压力采集仪表(2)与所述云端压力数据库(3)相连。

5.一种基于权利要求1至4中任意一项所述的压力测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、将压力传感头(1)安装于待测压管路上，并连接所述压力传感头(1)与压力采集仪表(2)；

S02、压力采集仪表(2)上电并激励压力传感头(1)；

S03、压力采集仪表(2)扫描压力传感头(1)上的二维码(101)，获取调理参数，同时压力采集仪表(2)采集压力传感头(1)实时压力信息，并根据调理参数处理实时压力信号以获得标准压力信号，并通过显示模块(204)进行显示。

6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，在步骤S03中，所述调理参数至少包括多个给定温度下零点、中位点、满位输出信号及电压电流激励信号，在出厂前进行测试得到。

7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述调整参数的测试过程为：

S31、将压力传感头(1)置于恒温箱内，并连接压力计和压力管路；连接所述压力传感头(1)与压力采集仪表(2)；

S32、压力采集仪表(2)上电并激励压力传感头(1)；

S33、分别设定恒温箱于不同的给定温度下，稳定后，通过压力计分别给压力传感头(1)施加不同大小的压力，待压力稳定后通过压力采集仪表(2)采集压力传感头(1)原始数据，并记录；

S34、通过不同温度、压力下的压力传感头(1)原始数据，获得压力传感头(1)调理参数。

8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，在步骤S33中，不同的给定温度包括压力传感头(1)最低工作温度、正常工作温度和最高工作温度。

9.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，在步骤S33中，不同的压力包括零位压力、中位压力和满位压力。

10.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，将调理参数进行二维码(101)编码，通过激光打印的方式打印在压力传感头(1)的外壳上。