CN110006589A - 一种压力传感器校准装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力传感器校准装置，其特征在于：包括密闭容器和U型管，U型管一端与密闭容器内部连通，另一端与密闭容器外部连通；密闭容器上设置有温度保持单元；所述密闭容器上设置有第一气孔，第一气孔用于连接密闭容器外部的气压源。将压力传感器置于密闭容器内底部，通过调节密闭容器内的气压和液压，以校准压力传感器。本发明的压力传感器校准装置，通过密闭容器内部液面上方的气压和液压共同作用，能够模拟不同深度下的液体压力环境；整个校准装置结构简单、制造成本低；所述装置在校准过程中密闭容器内部的液体不产生流动，抗干扰能力强、稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及传感器校准技术领域，具体是一种压力传感器校准装置、系统及方法。
背景技术
在物联网逐渐得到的广泛普及的现代，许多监测与控制领域都依赖于压力传感器。压力传感器能够测量液体与气体的压强，并将压力转换为电学信号进行输出、分析和保存。随着科技的进步和时代的发展，各式各样的应用于液体环境下的压力传感器进入人们的视野和实际生活，如深海探测、石油开采、体内压力监测等。由于这些应用于液体环境下的压力传感器基于不同的检测原理和技术，因此根据实际使用环境情况对应用于液体环境下的压力传感器进行校准已成为保证测量结果准确性的必要过程，同时也是保证电子类产品在液体环境中防止漏液或者防止受到液体腐蚀，并维持稳定工作的必要步骤。
目前针对工作在液体环境下的压力传感器的校准基本是在实验室环境下完成，通常将环境温度设置为25℃，通过三维工作台，将压力传感器置于不同深度下的液体中，测量压力输出电信号，并观察输出电信号的稳定性，从而判断压力传感器的性能是否满足要求使用，并得到压力传感器在液体环境下的特征曲线作为使用依据。然而，这种校准系统造价昂贵、操作复杂，在使用便利性上有待提高。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种压力传感器校准装置、系统及方法，用于但不限于在液体环境下对压力传感器进行校准。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种压力传感器校准装置，包括密闭容器和U型管，U型管一端与密闭容器内部连通，另一端与密闭容器外部连通；密闭容器上设置有温度保持单元；所述密闭容器上设置有第一气孔，第一气孔用于连接密闭容器外部的气压源。将压力传感器置于密闭容器内底部，通过调节密闭容器内的气压和液压，以校准压力传感器。
其中，所述密闭容器上设置有第二气孔，该第二气孔为盲孔。在U型管量程不够时，封堵该U型管，打开第二气孔，连接合适量程的U型管。
其中，密闭容器底部设置有温度调节单元，所述温度调节单元为电阻式加热模块或者半导体制冷片模块，用于在不同液体温度下对压力传感器的校准。
其中，所述温度保持单元为填充在密闭容器内壁和外壁之间的保温材料。
本发明还提供一种压力传感器校准系统，包括本发明的一种压力传感器校准装置，还包括气压源，气压源通过第一气孔与密闭容器连接，用于调节密闭容器内部气体的压力；通讯单元，将压力传感器测量数据通过有线或者无线的方式传输到中央控制器；中央控制器，用于对压力传感器测量数据的显示、分析和记录，并上传到云端和服务器进行大数据分析，以及对气压源驱动单元的控制；气压源驱动单元，用于对气压源进气或者出气量的控制。
本发明还提供一种压力传感器校准方法，包括以下步骤：
S1：将待校准的压力传感器放置于密闭容器底部，并向密闭容器内注入液体；
S2：将密闭容器密封；
S3：通过气压源调节密闭容器内部气体的压力，密闭容器内液体中的压力传感器所承受的压力由液面上方的气体压力和液面下方的液体压力两部分组成，密闭容器内部液体对压力传感器施加的压力由密闭容器内液体液面高度决定，密闭容器内部上方气体对压力传感器施加的压力由U型管两侧的液面差测定；
S4：当模拟更深的液体压力，U型管量程不够时，则使用密封材料密封住U型管，并打开第二通气孔，通过第二通气孔将密闭容器与合适量程的U型管连接。
有益效果：本发明具有以下有益效果：
1、本发明的压力传感器校准装置，通过密闭容器内部液面上方的气压和液压共同作用，能够模拟不同深度下的液体压力环境；
2、整个校准装置结构简单、制造成本低；
3、所述装置在校准过程中密闭容器内部的液体不产生流动，抗干扰能力强、稳定可靠；
4、所述密闭容器可连接外置U型管，结构灵活，适用范围广；
5、相比于电子或者机械压力表而言，所述装置直接通过U型管液面差调节密闭容器内部液面上方的气压，读数更加可靠；
6、电子或者机械压力表通过螺纹等固体-固体接触的方式实现密闭容器内部气压的测量，密封效果差，而本发明中的装置通过U型管内部的液体实现与外界环境的隔离，即固体-液体接触的方式，具有更好的密封性。
附图说明
图1为本发明的一种压力传感器校准装置实施例1的结构示意图；
图2为图1的正视剖视图；
图3为图2的左视剖视图；
图4为一种压力传感器校准装置实施例2的结构示意图；
图5为图4的正视剖视图；
图6为本发明的一种压力传感器校准系统的结构示意图。
图中：11-密闭容器；12-U型管；121-U型管外孔；122-U型管内孔；13-第一通气孔；14-第二通气孔；15-密封卡扣；16-密封盖；17-温度保持单元；18-温度调节单元；19-压力传感器；21-半内置U型管；31-气压源；32-通讯单元；33-中央控制器；34-气压源驱动单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明的一种压力传感器校准装置，包括密闭容器11和U型管，U型管一端与密闭容器11内部连通，另一端与密闭容器11外部连通；密闭容器11的内壁和外壁之间设置有温度保持单元17，温度保持单元17为填充在密闭容器11内壁和外壁之间的保温材料。所述密闭容器11上设置有第一气孔13，第一气孔13用于连接密闭容器11外部的气压源。将压力传感器19置于密闭容器11内底部，通过调节密闭容器11内的气压和液压，以校准压力传感器19。所述密闭容器上设置有第二气孔14，该第二气孔14为盲孔。在U型管量程不够时，封堵该U型管，打开第二气孔14，连接合适量程的U型管。密闭容器11底部设置有温度调节单元18，所述温度调节单元18为电阻式加热模块或者半导体制冷片模块，用于在不同液体温度下对压力传感器的校准。
实施例1
如图1-图3所示，密闭容器11设置有内置U型管12；所述U型管12的一端通过U型管内孔122连通密闭容器11内部，一端通过U型管外孔121连通外部环境；所述第一气孔13通过注塑或者3D打印的方式制作成通孔结构；所述第二气孔14通过注塑或者3D打印的方式制作成盲孔结构，当需要通过第二气孔14连接外置U型管时，通过切割的方式使第二气孔14形成通孔结构；所述密闭容器11可包含一个密封盖6，密封盖6通过螺纹或者密封卡扣15的方式实现装配和密封；密闭容器11的侧壁间隙间填充有温度保持单元17，密闭容器11底部设置温度调节单元18；通过温度调节单元18对密闭容器11内部的液体温度进行调节，以实现对密闭容器11底部的压力传感器19的工作温度的调节；
实施例2
如图4和图5所示，作为一种变形方案，在实施例1的基础上，密闭容器11与半内置U型管21连接，所述半内置U型管21和密闭容器11均为上端开口结构。
如图6所示为本发明的一种压力传感器校准系统，包括本发明的一种压力传感器校准装置，还包括气压源31，气压源31通过第一气孔13与密闭容器11连接，用于调节密闭容器11内部气体的压力；通讯单元32，将压力传感器19测量数据通过有线或者无线的方式传输到中央控制器33；中央控制器33，用于对压力传感器测量数据的显示、分析和记录，并上传到云端和服务器进行大数据分析，以及对气压源驱动单元的控制；气压源驱动单元34，用于对气压源31进气或者出气量的控制。
如图6所示，对压力传感器19施加的压力由密闭容器11内部的液面高度H1和U型管12的液面差H2共同决定；U型管12内置于密闭容器11侧壁内，将密闭容器11内液体的压力转化为密闭容器11内上方的气体的压力和液面下方的液体的压力，U型管12作为第一压力控制器用以控制密闭容器11上方的气压，密闭容器11液面高度作为第二压力控制器；这样的结构优势在于：1)增大了系统的压力可调性；2)避免了直接控制液面高度产生的液体扰动对压力传感器12测试的影响，提高校准环境的稳定性；3)通过U型管12内部的液体实现与外界环境的隔离，即固体-液体接触的方式，具有更好的密封性。
本发明还提供一种压力传感器校准方法，包括以下步骤：
S1：将待校准的压力传感器19放置于密闭容器11底部，并向密闭容器11内注入液体；
S2：将密闭容器11密封；
S3：通过气压源31调节密闭容器11内部气体的压力，密闭容器11内液体中的压力传感器19所承受的压力由液面上方的气体压力和液面下方的液体压力两部分组成，密闭容器内部液体对压力传感器施加的压力由密闭容器内液体液面高度决定，密闭容器11内部上方气体对压力传感器19施加的压力由U型管两侧的液面差测定；
S4：当模拟更深的液体压力，U型管量程不够时，则使用密封材料密封住U型管，并打开第二通气孔，通过第二通气孔将密闭容器与合适量程的U型管连接。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种压力传感器校准装置，其特征在于：包括密闭容器和U型管，U型管一端与密闭容器内部连通，另一端与密闭容器外部连通；密闭容器上设置有温度保持单元；所述密闭容器上设置有第一气孔，第一气孔用于连接密闭容器外部的气压源。
2.根据权利要求1所述的一种压力传感器校准装置，其特征在于：所述密闭容器上设置有第二气孔，该第二气孔为盲孔。
3.根据权利要求1所述的一种压力传感器校准装置，其特征在于：密闭容器底部设置有温度调节单元。
4.根据权利要求3所述的一种压力传感器校准装置，其特征在于：所述温度调节单元为电阻式加热模块或者半导体制冷片模块，用于在不同液体温度下对压力传感器的校准。
5.根据权利要求1所述的一种压力传感器校准装置，其特征在于：所述温度保持单元为填充在密闭容器内壁和外壁之间的保温材料。
6.一种压力传感器校准系统，包括权利要求1-5任一项所述的一种压力传感器校准装置，其特征在于：还包括气压源，气压源通过第一气孔与密闭容器连接，用于调节密闭容器内部气体的压力；通讯单元，将压力传感器测量数据通过有线或者无线的方式传输到中央控制器；中央控制器，用于对压力传感器测量数据的显示、分析和记录，并上传到云端和服务器进行大数据分析，以及对气压源驱动单元的控制；气压源驱动单元，用于对气压源进气或者出气量的控制。
7.一种压力传感器校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将待校准的压力传感器放置于密闭容器底部，并向密闭容器内注入液体；
S2：将密闭容器密封；
S3：通过气压源调节密闭容器内部气体的压力，密闭容器内液体中的压力传感器所承受的压力由液面上方的气体压力和液面下方的液体压力两部分组成，密闭容器内部液体对压力传感器施加的压力由密闭容器内液体液面高度决定，密闭容器内部上方气体对压力传感器施加的压力由U型管两侧的液面差测定；
S4：当模拟更深的液体压力，U型管量程不够时，则使用密封材料密封住U型管，并打开第二通气孔，通过第二通气孔将密闭容器与合适量程的U型管连接。
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