CN110050181A - 动态校准压力传感器的装置和方法 - Google Patents

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    • G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
    • G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
    • G01L27/005—Apparatus for calibrating pressure sensors

Abstract

本发明涉及用于动态校准压力传感器的装置和方法，其中，借助该装置按照活塞发声器原理产生作用于压力传感器的压力并将其与相应的理论参数进行比较，由此确定校准值c，本发明基于如下任务，提出方法方面和装置方面的解决方案，其使得能够实现对压力传感器的动态行为的初次校准。这如此实现，所述装置通过壳体与致动器以及致动器与活塞的连接而仅是静定的，并且活塞在缸内相对于环境大气通过密封被密封并且被布置成可在密封内移动，并且计算出对应于实际值的压力变化。

Description

动态校准压力传感器的装置和方法
本发明涉及动态校准压力传感器的装置，该装置具有壳体、连接至该壳体的用于容纳流体且连接至第一压力传感器的缸、致动器以及与缸配合的活塞。在此，该致动器设置在壳体与远离缸的活塞侧之间。
所用的致动器此时将输入信号转换为机械运动。例如此时它可以是压电致动器，其在施加有电压的情况下机械变形。该机械变形于是能作为机械运动被传递至活塞。
本发明还涉及一种动态校准压力传感器的方法，其中，测量代表作用于压力传感器的压力的实际参数并且将其与相应的理论参数进行比较。根据该比较确定用于实际参数的校准值c，其中，该压力借助与填充有流体的缸配合的活塞来产生。
在此所考虑类型的压力传感器用于确定流体的压力。它例如可以被用于确定汽车中的油压或制动液压。在此，在压力传感器的情况下，在其输出端产生对应于压力的物理输出参数，例如对应于压力的电压值。
由制造决定地，压力与输出参数之比可能在压力传感器之间是不同的。这不仅涉及静态比例波动(即在不同的静态压力下的不同行为)，也涉及动态行为之差(即与其在动态变化压力下的频率特性相关的不同压力传感器之间的差异)。
因此，为了做到对输出参数的正确评估，需要对压力传感器不仅关于其静态行为，也关于其动态行为进行校准。下述发明涉及对压力传感器的动态行为的校准。
校准是指如下方法，在此，在第一步骤中，确定传感器与正常的偏差以便在第二步骤中将所确定的偏差用于随后使用传感器来修正由其确定的值。
已知尤其通过申请人的提供服务的振动传感器动态校准。在此，待校准的振动传感器以窄带信号或宽带信号被激励。在窄带激励的情况下，以尽量未被干扰的正弦形信号激励振动传感器。在宽带激励时，振动传感器一般被脉冲激励。
在用正弦形信号激励时，应答(例如振动传感器的电压输出U)可以被测量。它与已知的激励(即加速度a)成比例并且如下获得传感器灵敏度：
但基于振动传感器的构造原理，这取决于频率。如果激励频率被改变，则如图1所示，可以记录下振动传感器的频率特性。该频率特性有助于评估在真实的测量应用中可以一直用到振动传感器的哪个频率以及从哪个频率起估计有测量值偏差。
按计量学，分为两种校准，即初次校准和二次校准。已知的振动传感器的频率特性的确定通过初次校准进行。
在初次校准时，从其它参数计算出所寻找的物理参数。如果例如应该初次确定液体质量，则可以对其密度ρ进行测量或者作为来自表格的材料常数来确定，并且对液体体积V进行测量。依据如下公式：
m＝V·ρ
可以计算出质量m。公式中的参数在此一般可被很精确地确定并且能够被用来很精确地计算待确定的参数。
在二次校准中，只将两个参数相互比较。即它是比较校准。这对于图2所示的示例意味着，使用天平来确定所寻找的质量m2是比较测量。如果上杆1保持水平，这在同样长的杆臂情况下意味着质量m2与已知的质量m1一样大。质量m2于是被确定并且能以测量系统的容差用下式表示：
m2＝m1。
为了确定压力传感器的频率特性，已知这种二次校准。
为此已知动态压力发生器，其总是配备有比较传感器并且为此如上所述地用于二次校准。许多公开文献公开了这样的动态压力发生器，如
-Kuhn；Werthschüützky：Analysis of Dynamic Charatkeristics of PressureSensors，EMK TU Darmstadt，
-Stefan Sindlinger：Einfluss derauf die Messunsicherheit vonDrucksensoren mit piezoresistivem Messelement，Dissertation，EMKTU Darmstadt，2007，
-Sven Kuhn：Messunsicherheit elektromechanischer Wirkprinzipien zurDruckmessung und Optimierung von Verfahren zur Fehlerkorrektur，Dissertation，EMK TU Darmstadt，2001，
-Timo Kober：Analyse desvon Differenzdrucksensorendurch dynamische Druckkalibrierung，Artikel Technisches Messen 2/2010，
-Luca Tomasi：A new micromachined piezoresistive pressure sensor withdual range and self-test functionalities，Dissertation，2007，或者
-Adam Hurst：An Experimental Frequency Response Characterization ofMEMS Piezoresistive Pressure Transducers，Proceedings of ASME Turbo Expo 2014：Turbine Technical Conference and Exposition，2014。
可以在根据图3的例示中对这些解决方案进行示意性归纳。
在这种情况下，在控制体积2中通过隔膜3产生压力p。压电致动器4通过活塞8连接至隔膜3。如果对压电致动器4施加电压，则该压电致动器4延伸。延伸造成隔膜3位移。隔膜3压缩用以填充控制体积2的油并致使压力升高。
由于压电致动器4的性能，可以利用该方法达成上述的发展目标。所产生的压力p的频率可以通过所施加的致动器电压的频率来改变。压力p的幅值可以通过电压的幅值来控制。
如上所述，在该布置中还设置比较传感器5。该比较传感器5具有未知的动态。但由于其结构，假定比较传感器5具有很好的动态。参照图1，这意味着灵敏度的偏差在所有频率范围内对应于0％。基准值是比较传感器5的静态确定的灵敏度。
除了已知的压力发生器被设置成用于二次校准的事实外，规定了壳体处于静止不动即固定连接至基座的结构造成壳体施以不受控且强烈的振动，由此，因对压力计算有显著干扰影响而禁止用于此时须计算压力p的初次校准。如在根据图4的机械等效线路图所示，壳体6固定连接至基座7。以便获得只能实现活塞8的运动的情况。活塞8和壳体6相反侧的运动通过基座7以及壳体6至基座7例如借助横梁8的连接而被抑制。基座7在这种情况下具有比壳体6的质量大了至少一个数量级的质量。
但如图5示意性地示出的，壳体6和横梁9的质量实际上也一起振动。这是十分失控地发生的并因此并不适于初次校准。
对于压力传感器的动态行为，并未公开标准化的初次校准方法。因此，也不存在可用于二次校准的动态校准的压力标准。
因此，本发明的任务是提出方法方面和装置方面的解决方案，其使得能够实现对压力传感器的动态行为的初次校准。
该任务通过前述类型的装置来完成，其在各种情况下是仅通过壳体与致动器以及致动器与活塞的连接的静定结构，并且活塞在缸内相对于环境大气通过密封被密封并且被布置成能够在密封内移动。由此一来，与如尤其图4所示的现有技术相比，省掉了与基座的连接，并且产生自由双质振荡器。自由双质振荡器的质量通过两个部件(即流体和致动器)相互连接。所述部件(即流体和致动器)的刚性和阻尼相加。对于两个质量允许期望的运动。因为没有基座，该运动是明确的且可简单地进行测量。活塞和壳体的位置只通过致动器或致动器的壳体来静态地确定，这不同于用金属膜进行密封的现有技术。由此，该系统是超静定的，即，质量即壳体和活塞的相对位置不是通过一个连接(致动器的壳体)来限定的，而是通过两个连接(压电致动器的壳体+金属膜)来限定的。
使用密封且尤其是弹性体密封的优点是，需要较小的致动力来压缩油。因此，压电致动器可被设定为小尺寸，该系统总体上更加紧凑，并因此振动更加明确。
为了容纳第一压力传感器，该壳体可以设有在壳体外表面与缸之间的开口。在这种情况下，该开口可以被设计成拧入孔。
在本发明的另一个设计方案中规定，在用于初次校准时，设有测量活塞相对于壳体的运动的测量系统。因为它是自由双质振荡器，故该相对运动必须有利地通过确定活塞和壳体的运动来测定。所述运动很方便地直接在活塞和壳体紧邻流体的位置处测量。
此时有利的是，该测量系统被设计成不仅测量动态运动，也测量静态运动。由于为了计算压力和体积而要测量静态和动态的活塞运动，因此借助这种设计可以省掉多个测量系统。
根据另一个设计方案，该测量系统可以被设计成校准的振动传感器或者具有速度解码器和位移解码器的激光测振仪。
在这种情况下，致动器可以被设计成具有射束穿过机构的空心致动器，激光测振仪经此对准活塞。
因为根据本发明可提供一种动态初次校准的压力传感器，因此所述压力传感器然后可以执行精确的二次校准。为此规定，当用于二次校准时，用于容纳流体的缸能连接至要进行二次校准的第二压力传感器。在以初次校准的压力传感器作为基准传感器进行的二次校准中，可以显著降低成本。
在这种情况下，该壳体可以设有在壳体外表面与缸之间的第二开口，用于容纳第二压力传感器。该第二开口也可以又被设计成拧入孔。
为了执行根据本发明的方法，可以设置在缸内产生静态预压力的线性丝杠(Linearspindel)。
作为线性丝杠的替代方案，也可以设置第二缸，在该第二缸中设有相对于环境大气被密封并且可在该第二缸内活动的调节活塞。
本方明的任务也通过如前所述的动态校准压力传感器的方法来实现，其中，对应于实际值的压力变化Δp借助针对流体的压缩值K、有效压力面积AK、填充有流体的缸体积V0、活塞位移ΔxK以及缸位移Δxz用以下公式来计算：
于是，压力变化可以与承受该压力和进而压力变化的待校准压力传感器的代表压力的值相比较。于是，可以根据所述比较确定校准值。该压力传感器因此直接用该待测值而不是通过比较来校准，即初次校准。
可以针对不同的活塞位移xK(1)...xK(n)和缸位移xz(1)...xZ(n)利用下式计算压力pn：
因此，可以利用根据本发明的方法实现以不同的静态压力执行校准。
活塞位移ΔxK和缸位移ΔxZ也可以动态地、即作为时间函数和来生成。动态压力函数于是用下式计算：
在产生动态压力函数的一个变型中，和能以具有频率f的正弦函数的形式产生。
此时也可行的是，和以变化的频率即和来产生，校准值c通过计算与频率相关的压力以函数c(f)形式来产生。因此可以确定传感器的整个频率特性。
在第一方法变型中规定，在缸内压力上加上通过致动器产生的动态压力。当和以具有频率f的正弦函数形式产生时，在该缸内产生静态预压力，其高于环境压力并随后加上该动态压力。
利用下式
进行压力计算所需要的值，即活塞面积AK、体积V0、压缩模量K和时间相关的活塞运动以及缸运动如下进行确定：
a)利用活塞的直径测量来计算面积AK。
b)依据所用流体并结合记录的表值来确定压缩模量K。
时间相关的活塞运动和缸运动的确定可以通过单独测量其加速度和并且随后通过如下公式来进行：
和
c)使用不必动态校准的压力传感器来确定体积V0。体积V0填充有液态流体，最好是油。因此在缸中对动态压力传感器输出信号进行两次测量。在所述测量之间，输出体积改变，但由压力传感器处的静态输出信号U所代表的静态预压力被调节成相同，即调至与输出体积变化之前相同的值。还可以对这些步骤进行更详细的说明：首先进行第一测量，其中，测量活塞运动和缸运动并且在压力传感器处确定频率f1处的动态输出参数接着，缸的体积改变了ΔV。接着在相同的频率f2＝f1处进行动态输出参数的第二测量，其中，测量活塞运动和缸运动这是在压力传感器处获得相同的动态输出参数即所必需的。于是，可以利用下式来计算体积V0。
在第二方法变型中规定，借助下式
的压力计算所需要的值，即活塞面积AK、体积V0、压缩模量K和时间相关的活塞运动以及缸运动如下进行确定：
a)利用活塞的直径测量来计算面积AK。
b)依据所用流体并结合记录的表值来确定压缩模量K。
d)时间相关的活塞运动和缸运动被求出。这可以通过单独测量其加速度和和随后通过如下公式进行：
和
c)使用不必动态校准而是须静态校准的压力传感器来确定体积V0。为了确定体积V0，液态流体被气态流体取代。因此在缸内对静态压力p1和p2进行两次测量，在所述测量之间，输出体积改变了ΔV。在这种情况下，首先执行第一测量，由此确定压力传感器处的静态输出参数U1。缸体积然后改变了ΔV，并随后进行对静态输出参数U2的第二测量。接着用下式计算体积V0：
该方法的一个设计方案规定，借助具有活塞面积AVK的单独调节活塞来执行按照调节位移ΔxVK的调节运动，体积V0被改变且用下式来计算：
在第三方法变型中，可省掉如在第一和第二方法变型中所必需的体积V0的确定。在这种情况下，产生时间相关的活塞运动和缸运动并且借助测量系统进行测量。用下式来计算动态压力函数
其中，所有恒定参数归入C1，即，
无需单独确定各个参数，现在只需总体确定C1。这通过必须静态校准的压力传感器关于也被测量的各活塞位移ΔxK和缸位移Δxz的两次压力静态测量来进行。由此确定压力差Δp、活塞位移ΔxK和缸位移Δxz，并且用下式计算C1：
活塞位移ΔxK和缸位移Δxz也能被选择为ΔxK＞＞Δxz，其中，该差异是至少一个数量级。然后用如下公式来确定时间相关的压力函数
其中，C1通过必须静态校准的压力传感器关于各活塞位移ΔxK以及压力差Δp的两次压力静态测量来确定，并由此用以下公式计算出C1：
本发明使得能够动态初次校准压力传感器。为此，根据本发明的解决方案还规定，这种具有已知的校准值c的被初次校准的传感器作为第一压力传感器被用于第二压力传感器的二次校准。为此显著降低了装置方面和方法方面的成本。
下面将参照示例性实施方式来详述本发明。在附图中：
图1示出了具有与160赫兹时灵敏度相关的偏差的振动传感器的频率响应，
图2示出了二次校准的功能原理的视图，
图3示出了根据现有技术的压电驱动式压力发生器，
图4示出了根据现有技术的压力发生器的机械等效线路图，
图5示出了根据现有技术的基座连接的作用的示意图，
图6示出了根据本发明的解决方案的功能原理的示意图，
图7示出了根据第一示例性实施方式的根据本发明的校准装置的结构，
图8示出了待校准的压力传感器的动态施加的压力-时间曲线，
图9示出了根据第二示例性实施方式的根据本发明的校准装置的结构，
图10示出了根据第三示例性实施方式的根据本发明的校准装置的结构。
图6示出了根据本发明的解决方案的原理图。装置具有壳体6和连接至该壳体的用于容纳流体且尤其是油(如液压油)的缸10。缸10可以连接至第一压力传感器12。第一压力传感器12可以通过第一开口13、尤其是螺纹孔连接至缸10，并因此与流体11接触。第一压力传感器12是要进行初次校准的传感器。
另外设有活塞8，其与缸10如此配合，使得它在缸内通过密封14相对于环境大气被密封并且被布置成能够在密封14内移动。因此，活塞8可以直接挤压流体11并调节缸10内的压力。活塞8通过设于壳体6与远离缸10的活塞8侧15之间的压电致动器4来驱动。
该装置并未连接至较大的质量、尤其是基座。因此，它是仅通过壳体6与致动器4的连接以及致动器4与活塞8的连接的静定结构。
所用的致动器4将未详细示出的形式的输入信号转换为机械变形，该机械变形作为机械运动被传递至活塞8。
根据本方明的装置的如图7所示的结构具有如在根据图6的原理图中示出的所有部件。相同的附图标记表示相同的部件，如壳体6、活塞8、缸10、流体11、第一压力传感器12、第一开口13、密封14以及活塞8的远离缸的一侧15。此外，设有作用于致动器的线性丝杠16，其使得能够调节缸10内的预压力。随后在所述预压力上加上由致动器4产生的动态压力。因此可以产生如图8所示的压力曲线。
由于不同的影响而值得期待的是，油体积很小以便提升结构精度。但这反过来意味着即使在很小的活塞位移(≈0.1微米)的情况下也会产生足够高的压力。以足够精度测量该位移是严峻的挑战。本发明因此提出利用振动传感器17、18。它们能够被很精确地校准。通过所测得的加速度，于是可以计算出所要找寻的位移。
测量活塞相对于壳体的运动的测量系统因此由连接至活塞的第一振动传感器17和连接至壳体的第二振动传感器18构成。根据本发明的方法，活塞位移的确定于是借助自振动传感器17、18输出的输出信号来进行。时间相关的活塞运动的确定借助第一振动传感器17的加速度等同输出信号来确定，而缸运动借助第二振动传感器18的加速度等同输出信号来确定。这通过单独测量其加速度和并随后通过如下公式来实现：
和
根据传感器灵敏度，对该位移的测量只有在足够高的频率时才可行。因为活塞内的结构空间受限，故只能采用很小的传感器。
用于校准第一压力传感器12的压力计算在该示例性实施方式中如在“第一方法变型”中说明的那样进行。
如果第一压力传感器12被初次动态校准，则它能作为第二压力传感器20的基准传感器被用于二次校准。
根据本发明的装置的如图9所示的结构具有在根据图6的原理图中示出的所有部件。相同的附图标记表示相同的部件，如壳体6、活塞8、缸10、流体11、第一压力传感器12、第一开口13、密封14以及活塞8的远离缸的一侧15。还设有作用于缸10的调节活塞19，其可以调节缸10内的预压力。随后，在该预压力上加上由致动器4产生的动态压力。由此可以产生如图8所示的压力曲线。
时间相关的活塞运动的确定在该示例性实施方式中也借助第一振动传感器17的加速度等同输出信号来确定，而缸运动借助第二振动传感器18的加速度等同输出信号来确定。这通过单独测量其加速度和并且随后通过如下公式来实现：
和
在此要说明的是，缸运动有时可能比活塞运动小很多并且为了尽可能足够高的精度可能小到可忽略。在此情况下可以放弃确定缸运动在此情况下也可以省去第二加速度传感器17。
用于校准第一压力传感器12的压力计算在根据图9的示例性实施方式中就像在“第二方法变型”中描述的那样进行。
根据本发明的装置的如图10所示的结构具有如在根据图6的原理图中示出的所有部件。相同的附图标记表示相同的部件，如壳体6、活塞8、缸10、流体11、第一压力传感器12、第一开口13、密封14以及活塞8的远离缸的一侧15。此外，设有作用于缸10的调节活塞19，其可以调节缸10内的预压力。接着，在该预压力上加上由致动器4产生的动态压力。由此可以产生如图8所示的压力曲线。
根据图10的示例性实施方式的目的是扩宽迄今通过被用在根据图7和图9的示例性实施方式中的振动传感器17、18所限定的频率范围。尤其是应该将频率范围扩宽至达到f＝0Hz的小频率。因为存在用于压力传感器动态校准的校准方法，故伴随频率范围扩宽到f＝0Hz而可以将动态方法与静态方法相关联并进而可以将所确定的值进行比较。
为了做到这一点，在根据图10的示例性实施方式中，图7和图9中的振动传感器17和18被第一激光测振仪21和第二激光测振仪24代替。它们能够测量相比在先示出的加速度传感器16和17小许多的加速度。
为了使得激光测振仪21的激光束22可以直接射中活塞，致动器被设计成空心致动器23。第二激光测振仪24的激光束25直接射中壳体6。
此外，激光测振仪21还能够以很高的精度执行对活塞位移的静态测量。这是一个相比于前面所示的示例性实施方式的重要优点。同样的情况适用于第二激光测振仪24。
用于校准第一压力传感器12的压力计算在根据图10的实施例中就像在“第三方法变型”中描述的那样进行。
在这种情况下也可行的是，在存在第一压力传感器12的动态初次校准时，第二压力传感20被动态二次校准。于是在这样的二次校准中可以省去激光测振仪21和24。
本发明的特点是可以归纳如下：
-使用活塞发声器(活塞-缸系统)。
-实现自动双质振荡器系统。
-允许在活塞8和壳体6处的运动。
-在两个测量点处测量活塞8和壳体6的位移。
-其是静定系统，因为活塞8和壳体6仅通过壳体6或致动器4本身相连。为此，采用密封14，尤其是弹性体密封。
-设有调节活塞19，借此可以产生静态压力增大。该静态压力增是必需的，以便：
·产生高于1巴的压力幅值，并且
·在结构中产生所规定的校准条件(尤其是获得所规定的压缩模量K)。
附图标记列表
1 杆
2 控制体积
3 隔膜
4 致动器
5 比较传感器
6 壳体
7 基座
8 活塞
9 横梁
10 缸
11 流体
12 第一压力传感器
13 第一开口
14 密封
15 活塞的远离缸的一侧
16 线性丝杠
17 第一振动传感器
18 第二振动传感器
19 调节活塞
20 第二压力传感器
21 激光测振仪
22 激光束
23 空心致动器
24 第二激光测振仪
25 第二激光测振仪的激光束
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于动态校准压力传感器的装置，该装置具有：壳体(6)；连接至所述壳体(6)的缸(10)，所述缸(10)用于容纳流体(11)并能够经由第一开口(13)连接至第一压力传感器(12)，因此所述第一压力传感器(12)与所述流体(11)相接触；致动器(4)；以及与所述缸(10)配合的活塞(8)，其中，所述致动器(4)设置在壳体(6)与所述活塞(8)的远离所述缸(10)的一侧(15)之间，其特征在于，
-由于所述装置不与大质量部件相连接，尤其是不与基座连接，因此所述装置仅通过壳体(6)与致动器(4)的连接以及致动器(4)与活塞(8)的连接而是静定的，
-所述致动器(4)被设计为压电致动器，并且
-所述活塞(8)在所述缸(10)中通过密封(14)相对于环境大气被密封并且被配置成能够在所述密封(14)中移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置被用于初次校准时，设有检测所述活塞(8)相对于所述壳体(6)的运动的测量系统(16；17)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测量系统(16；17)被设计成不仅检测动态运动，也检测静态运动。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述测量系统被设计成校准的振动传感器(16；17)或者具有速度解码器和位移解码器的激光测振仪(21、24)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述致动器(4)被设计成具有射束穿过机构的空心致动器(23)，所述激光测振仪(21)穿过所述射束穿过机构对准所述活塞。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置被用于二次校准时，用于容纳流体的所述缸(10)可连接至要进行二次校准的第二压力传感器(20)。
7.根据权利要求1至4中的一项所述的装置，其特征在于，设置有在所述缸(10)中产生静态预压力的线性丝杠(16)。
8.根据权利要求1至4中的一项所述的装置，其特征在于，设有第二缸，在所述第二缸中设置相对于环境大气被密封并且能够在所述第二缸中移动的调节活塞(19)。
9.用于动态校准压力传感器的方法，其中，测量代表作用于压力传感器(12)的压力的实际参数并将该实际参数与相应的理论参数进行比较，并且根据所述比较确定针对所述实际参数的校准值c，其中，所述压力通过与填充有流体(11)的缸(10)配合的活塞(8)产生，其特征在于，对应于所述实际值的压力变化Δp借助针对流体的压缩值K、有效压力面积AK、所述缸(10)的填充有流体(11)的体积V0、所述活塞位移ΔxK以及所述缸位移ΔxZ用以下公式来计算：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，针对各不同的活塞位移xK(1)…xK(n)和缸位移xZ(1)…xZ(n)用下式来计算压力pn：
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述活塞位移ΔxK和所述缸位移ΔxZ动态地产生，即作为时间的函数和并且用下式计算动态压力函数
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，和作为具有频率f的正弦函数产生。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，和以变化的频率产生，即和并且所述校准值通过计算与频率相关的压力作为函数c(f)产生。
14.根据权利要求9至13中的一项所述的方法，其特征在于，
·所述缸(10)内的压力与利用所述致动器(4)产生的动态压力叠加，
·通过以下方式来确定参数：活塞面积A、体积V0、压缩模量K以及时间相关的活塞运动和缸运动
·通过所述活塞(8)的直径测量计算所述面积A，
·依据所用流体(11)和所记录的表值来确定所述压缩模量K，
·确定所述时间相关的活塞运动和所述缸运动
·计算所述体积V0，此时采用非必须动态校准的压力传感器(12、20)，其中，对所述缸(10)内的动态压力传感器输出信号进行两次测量，在这两次测量之间，输出体积改变，但通过所述压力传感器(12；20)处的静态输出信号U表示的静态预压力被调节成相同，其中，首先执行第一测量，其中，测量所述活塞运动和所述缸运动并确定所述压力传感器(12；20)处频率f1下的动态输出参数随后所述缸的体积改变ΔV，接着在相同频率f2＝f1下进行动态输出参数的第二测量，其中，测量为了在所述压力传感器处获得相同的动态输出参数即所需要的活塞运动和缸运动并随后用下式计算所述体积V0：
15.根据权利要求8至13中的一项所述的方法，其特征在于，通过以下方式来计算参数：活塞面积A、体积V0、压缩模量K以及时间相关的活塞运动和缸运动
·通过所述活塞(8)的直径测量计算所述面积A，
·依据所用流体借助所记录的表值来确定所述压缩模量K，
·确定所述时间相关的活塞运动和所述缸运动
·计算所述体积V0，此时采用非必须动态校准但必须静态校准的压力传感器(12；20)，
·其中，为了确定所述体积V0，用气态流体取代液态流体，
·对所述缸内的静态压力p1和p2进行两次测量，在这两次测量之间，输出体积改变ΔV，其中，首先进行第一测量，由此求出所述压力传感器(12；20)处的静态输出参数U1，从而所述缸(10)的体积改变ΔV，并且进行静态输出参数U2的第二测量，并且用下式计算所述体积V0：
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，借助具有活塞面积AVK的单独的调节活塞(19)执行具有调节位移ΔxVK的调节运动，所述体积V0被改变并用下式来计算：
17.根据权利要求9至13中的一项所述的方法，其特征在于，产生所述时间相关的活塞运动和所述缸运动并借助测量系统(17,18)进行检测，用下式计算动态压力函数
其中，C1通过必须静态校准的压力传感器(12；20)的关于各自活塞位移ΔxK和缸位移ΔxZ的两次压力静态测量来确定，并且由此确定压力差Δp以及活塞位移ΔxK和缸位移ΔxZ，并且用下式计算C1：
18.根据权利要求9至17中的一项所述的方法，其特征在于，此后经初次校准并具有现在已知的校准值c的传感器(12)作为第一压力传感器(12)被用于第二压力传感器(20)的二次校准。

Claims (18)

1.用于动态校准压力传感器的装置，该装置具有：壳体(6)；连接至所述壳体(6)的缸(10)，所述缸(10)用于容纳流体(11)并能够连接至第一压力传感器(12)；致动器(4)；以及与所述缸(10)配合的活塞(8)，其中，所述致动器(4)设置在壳体(6)与所述活塞(8)的远离所述缸(10)的一侧(15)之间，其特征在于，所述装置仅通过壳体(6)与致动器(4)的连接以及致动器(4)与活塞(8)的连接而是静定的，并且所述活塞(8)在所述缸(10)中通过密封(14)相对于环境大气被密封并且被配置成能够在所述密封(14)中移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置被用于初次校准时，设有检测所述活塞(8)相对于所述壳体(6)的运动的测量系统(16；17)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测量系统(16；17)被设计成不仅检测动态运动，也检测静态运动。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述测量系统被设计成校准的振动传感器(16；17)或者具有速度解码器和位移解码器的激光测振仪(21、24)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述致动器(4)被设计成具有射束穿过机构的空心致动器(23)，所述激光测振仪(21)穿过所述射束穿过机构对准所述活塞。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述装置被用于二次校准时，用于容纳流体的所述缸(10)可连接至要进行二次校准的第二压力传感器(20)。
7.根据权利要求1至4中的一项所述的装置，其特征在于，设置有在所述缸(10)中产生静态预压力的线性丝杠(16)。
8.根据权利要求1至4中的一项所述的装置，其特征在于，设有第二缸，在所述第二缸中设置相对于环境大气被密封并且能够在所述第二缸中移动的调节活塞(19)。
9.用于动态校准压力传感器的方法，其中，测量代表作用于压力传感器(12)的压力的实际参数并将该实际参数与相应的理论参数进行比较，并且根据所述比较确定针对所述实际参数的校准值c，其中，所述压力通过与填充有流体(11)的缸(10)配合的活塞(8)产生，其特征在于，对应于所述实际值的压力变化Δp借助针对流体的压缩值K、有效压力面积AK、所述缸(10)的填充有流体(11)的体积V0、所述活塞位移ΔxK以及所述缸位移ΔxZ用以下公式来计算：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，针对各不同的活塞位移xK(1)…xK(n)和缸位移xZ(1)…xZ(n)用下式来计算压力pn：
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述活塞位移ΔxK和所述缸位移ΔxZ动态地产生，即作为时间的函数和并且用下式计算动态压力函数
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，和作为具有频率f的正弦函数产生。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，和以变化的频率产生，即和并且所述校准值通过计算与频率相关的压力作为函数c(f)产生。
14.根据权利要求9至13中的一项所述的方法，其特征在于，
·所述缸(10)内的压力与利用所述致动器(4)产生的动态压力叠加，
·通过以下方式来确定参数：活塞面积A、体积V0、压缩模量K以及时间相关的活塞运动和缸运动
·通过所述活塞(8)的直径测量计算所述面积A，
·依据所用流体(11)和所记录的表值来确定所述压缩模量K，
·确定所述时间相关的活塞运动和所述缸运动
·计算所述体积V0，此时采用非必须动态校准的压力传感器(12、20)，其中，对所述缸(10)内的动态压力传感器输出信号进行两次测量，在这两次测量之间，输出体积改变，但通过所述压力传感器(12；20)处的静态输出信号U表示的静态预压力被调节成相同，其中，首先执行第一测量，其中，测量所述活塞运动和所述缸运动并确定所述压力传感器(12；20)处频率f1下的动态输出参数随后所述缸的体积改变ΔV，接着在相同频率f2＝f1下进行动态输出参数的第二测量，其中，测量为了在所述压力传感器处获得相同的动态输出参数即所需要的活塞运动和缸运动并随后用下式计算所述体积V0：
15.根据权利要求8至13中的一项所述的方法，其特征在于，通过以下方式来计算参数：活塞面积A、体积V0、压缩模量K以及时间相关的活塞运动和缸运动
·通过所述活塞(8)的直径测量计算所述面积A，
·依据所用流体借助所记录的表值来确定所述压缩模量K，
·确定所述时间相关的活塞运动和所述缸运动
·计算所述体积V0，此时采用非必须动态校准但必须静态校准的压力传感器(12；20)，
·其中，为了确定所述体积V0，用气态流体取代液态流体，
·对所述缸内的静态压力p1和p2进行两次测量，在这两次测量之间，输出体积改变ΔV，其中，首先进行第一测量，由此求出所述压力传感器(12；20)处的静态输出参数U1，从而所述缸(10)的体积改变ΔV，并且进行静态输出参数U2的第二测量，并且用下式计算所述体积V0：
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，借助具有活塞面积AVK的单独的调节活塞(19)执行具有调节位移ΔxVK的调节运动，所述体积V0被改变并用下式来计算：
17.根据权利要求9至13中的一项所述的方法，其特征在于，产生所述时间相关的活塞运动和所述缸运动并借助测量系统(17,18)进行检测，用下式计算动态压力函数
其中，C1通过必须静态校准的压力传感器(12；20)的关于各自活塞位移ΔxK和缸位移ΔxZ的两次压力静态测量来确定，并且由此确定压力差Δp以及活塞位移ΔxK和缸位移ΔxZ，并且用下式计算C1：
18.根据权利要求9至17中的一项所述的方法，其特征在于，经初次校准并具有现在已知的校准值c的传感器(12)作为第一压力传感器(12)被用于第二压力传感器(20)的二次校准。
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