CN206540594U - 一种气体流量传感器检测装置 - Google Patents

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罗堪
李建兴
黄靖
林龙彬
陈小勇
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Abstract

本实用新型公开了一种气体流量传感器检测装置，包括气腔，其特征在于，气腔内设有活塞，活塞上设有活塞推杆，活塞推杆上设有电机，电机通过电机控制器与主控制器连接；活塞推杆上还设有速度传感器，速度传感器与电机控制器连接，气腔上设有与大气连通的导管，待测流量传感器安装在导管上，待测流量传感器与主控制器连接。

Description

一种气体流量传感器检测装置
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种气体流量传感器检测装置。
背景技术
理想的气体流量传感器应当具有良好的线性和一致性。但是，对于批量的气体流量传感器在相同输入可能存在输出不同的情况，特别是其在线性度，灵敏度，迟滞，重复性等参数上的不同将影响传感器的生产和使用。因此，一方面，在生产过程中需要检测出不合格的传感器；另一方面，在气体流量传感器成对或成组使用时，需要筛选出性能一致性好的传感器。因此，在气体流量传感器生产中和使用前，都需要对其性能进行参数测定。
针对批量传感器性能测定、不合格或一致性较好的传感器的快速筛选的需求，本实用新型给出了一种气体流量传感器性能快速测定装置和方法，能够快速测定代表气体流量传感器性能的参数，方法定义的性能参数能够替代传统的起点偏移，线性度，灵敏度，基本误差，重复误差等参数。
实用新型内容
为了克服现有技术中的不足，提出一种用于快速实现多个气体流量传感器性能参数测定的方法与装置，该装置将流量测量转化为速度 (距离)测量，通过主控制器控制伺服电机动作，电机通过推杆推动活塞运动产生气流，主控制器同步采集活塞速度信号与待测流量传感器输出，通过建立的模型计算得到待测气体流量传感器的性能参数。
本实用新型是通过如下技术方案实现的：
一种气体流量传感器检测装置，包括气腔，其特征在于，气腔内设有活塞，活塞上设有活塞推杆，活塞推杆上设有电机，电机通过电机控制器与主控制器连接；活塞推杆上还设有速度传感器，速度传感器与电机控制器连接，气腔上设有与大气连通的导管，待测流量传感器安装在导管上，待测流量传感器与主控制器连接。
进一步的改进，所述主控制器为计算机，工控机，PLC，数控系统或微处理器系统。
进一步的改进，所述气腔上设有位置传感器，位置传感器与主控制器连接。
进一步的改进，所述电机为伺服电机系统或步进电机系统。
进一步的改进，所述速度传感器为磁电、光电或光栅传感器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的装置具有结构简单，本实用新型的检测方法具有人工干预小，成本低，速度快效率高的优点，适合用于大规模传感器检测和筛选。
附图说明
图1是气体流量传感器检测装置结构示意图；
图2是气体流量传感器测定实施流程图；
图3是任意一个气体流量传感器排气和吸气对应模型参数计算流程；
图4是产生任意一个气体流量传感器性能参数流程。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的一种气体流量传感器检测装置，包括气腔6，其特征在于，气腔6内设有活塞7，活塞7上设有活塞推杆5，活塞推杆 5上设有电机4，电机4通过电机控制器2与主控制器1连接；活塞推杆5上还设有速度传感器3，速度传感器3与电机控制器2连接，气腔6上设有与大气连通的导管9，待测流量传感器8安装在导管9 上，待测流量传感器8与主控制器1连接。
所述主控制器1可选用计算机，工控机，PLC，数控系统或微处理器系统。
进一步的改进，所述气腔7上设有位置传感器10，位置传感器10 与主控制器1连接，用于检测活塞7复位情况
电机4包括配套的电机和电机驱动器，可选用伺服电机系统或步进电机系统。
速度传感器可选用磁电、光电或光栅传感器。
气体流量传感器测定实施流程图如图2所示：
初始化阶段：设置测试量程范围0～qmax(对应活塞运动速度为0～ Vmax)，活塞运动加速度a以及减速加速度-a，测试重复次数n，设置主控制器采集光电编码器信号与待测定气体传感器的输出信号的采样率Fs；根据光电位置传感器和光电编码器信号，主控制器通过驱动器控制活塞回零；设置活塞计数值c＝0；
传感器测试阶段：该阶段中，控制器通过电机控制活塞的运动。首先，将腔体内气体通过导管和待测传感器排到大气中：活塞以排气为方向，以速度0为起点，速度Vmax为终点，做加速度为a的运动，当活塞速度达到Vmax后，活塞做加速度为-a的排气运动，直到活塞速度减为0；其次，将大气中气体通过导管和待测传感器吸到腔体内：活塞以吸气为方向，以速度0为起点，速度Vmax为终点，做加速度为a的运动，当活塞速度达到Vmax后，活塞做加速度为-a的吸气运动，直到活塞速度减为0；当活塞完成一次排气和吸气过程，活塞计数值c加1；如果没有达到设定的测试次数n，将重复该阶段；如果计数值达到测试次数时，则结束该阶段进入下一阶段；在整个测试阶段中，主控制器以采样率Fs同步采集活塞运动的速度信号V以及待测定气体传感器的输出O。
结束测量阶段：停止数据采集；主控制器通过驱动器控制活塞回零；主控制器根据测量过程中记录的V、O数据按模型计算出待测的气体流量传感器性能参数；
将流量测量通过提出的装置转化为活塞速度(距离)测量，利用自动测试技术能够实现传感器参数的快速测定。这里以一个待测气体传感器为例进行说明。提出方法和装置采用的计算模型：
设q为通过传感器的气体流量，则传感器的输入输出线性模型可写为：
其中b为气体传感器起点偏移，k为线性比例系数，O为传感器输出。O可由主控制器采集得到。已知腔体中活塞截面积为S。根据图1 所示的气体流量传感器参数测定装置结构，活塞速度V通过光电编码器测出，则在相同时间t内，活塞运动距离为Vt，腔体内气体体积变化为S*Vt。根据导管与腔体连通的结构，通过气体流量传感器的气体体积qt应等于腔体排除或吸入的气体体积S*Vt。
S*Vt＝qt (2)
将(1)带入(2)有
SV＝k(O-b) (3)
式(3)中k，b为未知数，只要在一个排气和吸气过程中系统记录的O和V数据大于2次以上，即序列O和对应的序列V长度大于2，则可保证式(3)构成的线性方程组满秩。运用式(3)可以得到满足要求的标准线性比例系数k0和标准起点偏移b0拟合度r2。
再运用式(3)的模型进一步的计算，待侧传感器的评价参数。以串接在装置中的任意一个气体流量传感器为例，通过如图3和图4所示的流程，计算得到描述其性能的参数。计算气体传感器参数性能：
对任意一个气体流量传感器，读取其每次排气和吸气测试数据，分别使用以上提供的计算模型计算得到对应的排气模型参数kdi和bdi，以及吸气模型参数kci和bci。当完成对应n次测量记录的数据的模型参数计算后，分别对序列kdi，bdi，kci和bci求其均值和标准差，图3中mean() 和std()分别为均值和方差算子。整个流程如图3所示。
将所有的记录数据使用以上提供的计算模型计算，综合已得到的 8个均值和方差参数。如图4所示。
则得到以下共11个参数：
利用式(4)中的参数结合设定阈值的方法，可以应用于生产气体流量传感器的合格检测或参数一致性较好的成组传感器筛选。
以上实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围，凡是依据本实用新型的技术实质对以下实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种气体流量传感器检测装置，包括气腔，其特征在于，气腔内设有活塞，活塞上设有活塞推杆，活塞推杆上设有电机，电机通过电机控制器与主控制器连接；活塞推杆上还设有速度传感器，速度传感器与电机控制器连接，气腔上设有与大气连通的导管，待测流量传感器安装在导管上，待测流量传感器与主控制器连接。
2.如权利要求1所述的一种气体流量传感器检测装置，其特征在于，所述主控制器为计算机，工控机，PLC，数控系统或微处理器系统。
3.如权利要求1所述的一种气体流量传感器检测装置，其特征在于，所述气腔上设有位置传感器，位置传感器与主控制器连接。
4.如权利要求1所述的一种气体流量传感器检测装置，其特征在于，所述电机为伺服电机系统或步进电机系统。
5.如权利要求1所述的一种气体流量传感器检测装置，其特征在于，所述速度传感器为磁电、光电或光栅传感器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107063402A (zh) * 2016-12-27 2017-08-18 福建工程学院 一种气体流量传感器检测装置及方法
CN107966242A (zh) * 2017-11-22 2018-04-27 国家海洋局第海洋研究所 适用于深海浮标的一键式气压传感器现场校准系统及方法

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