CN215639905U - 压力表及其压力校准装置 - Google Patents
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Abstract
本申请给出了一种压力表及其压力校准装置,包括第一压力传感器、第二压力传感器、工作压力接口和快速校准压力接口,第一压力传感器的第一感压面以及第二压力传感器的第一感压面均和工作压力接口相连通,第一传感器的第二感压面和快速校准压力接口相连通,第二传感器的第二感压面和大气相连通,快速校准模式下,工作压力接口和被测压力源相连通,快速校准压力接口和校准压力源相连通,第一压力传感器测量被测压力源和校准压力源的相对压力,第二压力传感器测量被测压力。本申请可在保持压力表和被测压力源持续连通的状态下,实现对压力表的校准,最大程度地保障被测压力源气路的密封性和工作连续性。
Description
技术领域
本实用新型涉及压力计量和校准的技术领域,具体说是一种具备免拆装即可进行快速校准能力的压力表,以及用于对该压力表进行校准的压力校准装置。
背景技术
压力表是一种用于对压力进行测量的工业仪表,如图1所示,现有技术的压力表包括压力传感器010、模数转换单元020、数据处理单元030和显示单元040,压力表的下端部设有测压口001,压力传感器的感压面和测压口001相连通,从而使负载压力的工作介质通过测压口传递至压力传感器,压力传感器010基于其感压面的压力产生表征压力值的模拟电信号,模数转换单元020和压力传感器010信号连接,并对前述模拟电信号进行处理,将之转换为表征压力值的数字电信号,数据处理单元030和模数转换单元020信号连接,并在获取前述数字电信号后进行处理,将之转换为显示信号,显示单元040和数据处理单元030信号连接,并在获取前述显示信号后进行显示,从而使显示单元中显示测量得到的压力值。
为了保证压力表的测量示值是足够精确且具有足够可行度的,需要定期或者不定期对压力表进行校准,校准过程中,需要将被校准压力表和标准器(例如一个具有更高精确度的压力表)连通至同一压力源,使用该压力源为被校准压力表和标准器提供相同的校准压力,在校准压力稳定时,分别从被校准压力表和标准器获取其测量的压力值,二者测量压力值的偏差即表示被校准压力表的测量偏差情况,据此可判断被校准压力表是否具有足够的精确度。
如前述校准过程中描述的情况,要想对被校准压力表进行校准,需要将被校准压力表和标准器连通至同一压力源。
针对上述情况,传统操作,首先对前述压力源泄压,泄压完成后将被校准压力表从管路上拆卸下来,然后执行前述的校准过程,校准完成后,再将被校准压力表重新安装至管路上;显然,在传统操作中,每对压力表进行一次校准,都会使整个工作管路在一段不短的时间里停止工作,而且在校准前后的拆装过程中,不可避免地会增大泄露风险,此外,如果工作介质是有毒有害的气体或者液体,如何对工作介质进行回收和处理也是一个大问题。
针对上述传统操作,现有技术给出了一种可原位校准的弹性元件式新型压力表,包括压力表头、阀体、可旋转三通球阀、校准通道和介质隔离装置,压力表头安装在阀体上,压力表头与阀体为一体结构,阀体的一侧设有校准源接口,可旋转三通球阀安装在阀体内,校准通道设置在校准口处,校准通道的一端与可旋转三通球阀连接,通过三通球阀对管路连通方式进行调整,从而使或者压力传感器和校准口连通,或者压力传感器和测量口连通。
上述方案虽然在一定程度上解决了传统操作中的拆装问题,但并未能完美解决:
无论是三通球阀亦或者其它类型的阀门结构,不可避免地会存在泄露问题和风险,因为只要是阀门,其密封手段就会受到很大限制(因为要保证阀门的可打开),制造一致性、使用磨损等多种因素都会导致受限的密封手段不能达到期望的密封效果,因此,在很多应用场景中,工作管路或者压力表上是不允许出现这种阀门式手段的;
此外,如果工作管路中所采用的介质是特殊介质,那么,前述现有技术改进方案的压力表在进行校准时也需要使用这种特殊介质,而且还需要解决管路切换过程中残留或者外漏工作介质的处理问题,当工作介质为有毒或者有害物质时,这一问题更加突出。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题,本实用新型旨在提出一种具备免拆装即可进行快速校准能力的压力表,并给出和这种压力表相配合的快速校准方法,以及压力校准装置。
一种压力表,包括第一压力传感器、第二压力传感器、工作压力接口和快速校准压力接口;第一压力传感器和第二压力传感器均包括第一感压面和第二感压面,压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生压力信号;第一压力传感器的第一感压面以及第二压力传感器的第一感压面均和工作压力接口相连通,第一传感器的第二感压面和快速校准压力接口相连通,第二传感器的第二感压面和大气相连通;测量模式下,工作压力接口和被测压力源相连通,快速校准压力接口和大气相连通,第一压力传感器和第二压力传感器分别测量被测压力并产生压力信号;快速校准模式下,工作压力接口和被测压力源相连通,快速校准压力接口和校准压力源相连通,第一压力传感器测量被测压力源和校准压力源的相对压力并产生压力信号,第二压力传感器测量被测压力并产生压力信号。
优选的,根据第一压力传感器的测量值、第二压力传感器的测量值和校准压力源的校准压力值对压力表的测量偏差进行判断。
优选的,还包括处理模块和信息输出模块,快速校准模式下,处理模块记录第二压力传感器在较早时刻的测量值,处理模块获取第二压力传感器在当前时刻的测量值时,计算第二压力传感器在当前时刻和较早时刻的测量值之差,信息输出模块输出处理模块的计算结果,较早时刻和当前时刻为同一次快速校准作业的不同时刻。
优选的,还包括处理模块和信息输入模块,快速校准模式下,处理模块在稳压状态下同步获取第一压力传感器的测量值、第二压力传感器的测量值,并通过信息输入模块获取校准压力值,并对之进行处理,所述稳压状态为第一压力传感器的测量值稳定或者校准压力值稳定。
优选的,测量模式下,基于第一压力传感器和第二压力传感器的压力信号产生被测压力值。
优选的,在测量模式和快速校准模式之间切换时,工作压力接口持续和被测压力源相连通。
和前述压力表方案相配合的,一种压力表快速校准方法,包括将所述压力表设置于快速校准模式;设定两个或更多目标压力值;基于校准压力值和目标压力值,或者第一压力传感器测量值和目标压力值,对校准压力源进行控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值稳定于目标压力值;获取压力稳定时的校准压力值、第一压力传感器测量值以及第二压力传感器测量值;根据校准压力值、第一压力传感器测量值和第二压力传感器测量值,判断第一压力传感器测量值的偏差情况。
优选的,设定目标压力值为零,基于第一压力传感器的测量值和目标压力值对校准压力源进行控制,使第一压力传感器的测量值稳定于零。
优选的,当校准压力值不低于大气压力时,对校准压力源进行控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值先稳定于校准压力较高的目标压力值,后稳定于校准压力较低的目标压力值。
优选的,对校准压力源进行控制,使校准压力值稳定于大气压力。
优选的,根据目标压力值不同的两组校准压力值、第一压力传感器测量值和第二压力传感器测量值,判断第一压力传感器测量值的偏差变化情况。
优选的,对校准压力源进行至少三次或更多次控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值稳定于三个或更多目标压力值,获取三组或更多组校准压力值、第一压力传感器测量值以及第二压力传感器测量值,据此拟合第一压力传感器测量值随校准压力值的线性变化曲线,根据线性变化曲线和第一压力传感器测量值之间的距离判断压力表的测量偏差情况。
和前述压力表方案设计构思相同的一种压力表,包括压力传感器模块、工作压力接口和快速校准压力接口;压力传感器包括第一感压面和第二感压面,压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生压力信号;工作压力接口和压力传感器的第一感压面相连通,快速校准压力接口和压力传感器的第二感压面相连通;测量模式下,工作压力接口和被测压力源相连通,快速校准压力接口和大气相连通,压力传感器测量被测压力并产生压力信号;快速校准模式下,工作压力接口和持续稳定的被测压力源相连通,快速校准压力接口和校准压力源相连通,第一压力传感器测量被测压力源和校准压力源的相对压力并产生压力信号。
优选的,根据压力传感器的测量值和校准压力源的校准压力值对压力表的测量偏差进行判断。
优选的,还包括处理模块,快速校准模式下,处理模块在稳压状态下同步获取压力传感器的测量值以及校准压力值,所述稳压状态为压力传感器的测量值稳定或者校准压力值稳定。
优选的,处理模块对不同稳压状态下,压力传感器的测量值的变化值和校准压力值的变化值进行比对,根据比对结果对压力表的测量偏差进行判断,所述不同稳压状态指所对应的压力传感器的测量值不同或者校准压力值不同。
优选的,在测量模式和快速校准模式之间切换时,工作压力接口持续和被测压力源相连通。
和前述压力表方案相配合的,一种压力表快速校准方法,包括将所述压力表设置于快速校准模式;设定两个或更多目标压力值;基于校准压力值和目标压力值,或者第一压力传感器测量值和目标压力值,对校准压力源进行控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值稳定于目标压力值;获取压力稳定时的校准压力值以及压力传感器测量值;根据校准压力值和压力传感器测量值,判断压力传感器测量值的偏差情况。
用于对前述各方案的压力表进行校准的,给出了一种压力校准装置,包括标准压力模块、测量压力值获取模块和校准信息处理模块,标准压力模块和测量压力值获取模块分别与校准信息处理模块;标准压力模块,用于测量校准压力值;测量压力值获取模块,用于从被校准压力表获取其测量压力值;校准信息处理模块,被配置为根据校准压力值和测量压力值对被校准压力表进行快速校准。
优选的还包括内置压力发生模块,内置压力发生模块分别和标准压力模块以及校准信息处理模块信号连接,内置压力发生模块被配置为根据目标压力值以及校准压力值或测量压力值中的一个进行压力发生。
有益效果:
1、本申请方案的压力表可以在不从被测压力源上拆卸,也不需要对被测压力源进行专门的调整的基础上,实现对压力表的校准,因此,可以在压力表损坏或者有效生命周期结束前,最大程度地保障被测压力源气路的密封性和工作连续性,提高了工作效率,降低了因反复拆卸和安装压力表带来的气路泄漏风险;
2、在实现前一有益效果的同时,被测压力源的工作介质被完全隔离在压力传感器的一侧,被测压力源和压力表内均无需设置可能导致气路泄漏的阀门结构,从而最大程度地避免了外部杂质进入被测压力源,也避免了被测压力源的工作介质被带至外部。
附图说明
图1为现有技术中压力表的架构连接示意图。
图2为本申请一种示例的压力表的测量模式架构连接示意图。
图3为本申请一种示例的压力表的快速校准模式架构连接示意图。
图4为本申请的另一示例的压力表的测量模式架构连接示意图。
图5为本申请的另一示例的压力表的快速校准模式架构连接示意图。
图6为本申请的再一示例的压力表的架构连接示意图。
图7为本申请的再一示例的压力表的测量模式架构连接示意图。
图8为本申请的再一示例的压力表的快速校准模式架构连接示意图。
图9为本申请的再一示例的压力表的快速校准方法的流程图。
图10为本申请的又再一示例的压力表的测量模式架构连接示意图。
图11为本申请的又再一示例的压力表的快速校准模式架构连接示意图。
图12为本申请一种示例的压力校验仪的架构连接示意图。
附图标号:
101、工作压力接口,102、快速校准压力接口,110、第一压力传感器,111、(第一压力传感器的)第一感压面,112、(第一压力传感器的)第二感压面,120、第二压力传感器,121、(第二压力传感器的)第一感压面,122、(第二压力传感器的)第二感压面,130、处理模块,140、信息输出模块,150、信息输入模块;
201、工作压力接口,202、快速校准压力接口,210、压力传感器模块,211、(压力传感器的)第一感压面,212、(压力传感器的)第二感压面,230、处理模块,240、信息输出模块,250、信息输入模块;
301、工作压力接口,302、快速校准压力接口,303、表头,304、压力采集模块,305、(表头的)固定结构构,306、(表头的)信号连接部,307、(压力采集模块的)固定结构,308、(压力采集模块的)信号连接部,309、(压力采集模块的)信号处理电路板,310、第一压力传感器,311、(第一压力传感器的)第一感压面,312、(第一压力传感器的)第二感压面,320、第二压力传感器,321、(第二压力传感器的)第一感压面,322、(第二压力传感器的)第二感压面,330、处理模块,340、显示屏;
401、工作压力接口,402、快速校准压力接口,410、压力传感器,411、第一感压面,412、第二感压面,430、处理模块,431、模数转换电路,440、显示屏;
610、标准压力模块,620、测量压力值获取模块,621、第二有线通讯接口,622、第二无线通讯模块,623、摄像头,624、图像信息处理模块,630、校准信息处理模块,640、内置压力发生模块,650、输入模块;
710、被测压力源,730、校准压力源。
具体实施方式
下面详细描述本申请,如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的,则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。应该进一步理解的是,本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件,但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
具体实施例一
示例的,如图2以及图3所示,一种压力表,包括第一压力传感器110、第二压力传感器120、工作压力接口101和快速校准压力接口102。
第一压力传感器110包括第一感压面111和第二感压面112,第一压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生压力信号;
第二压力传感器120包括第一感压面121和第二感压面122,第二压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生压力信号;
工作压力接口101,用于和被测压力源相连通,从而使第一压力传感器以及第二压力传感器可以对被测压力源的压力进行测量,被测压力源可以是需要压力表测量其压力的管路、容器或者其它设备设施;
快速校准压力接口102,用于在快速校准时连通校准压力源并获取校准压力;
第一压力传感器的第一感压面111以及第二压力传感器的第一感压面121均和工作压力接口101相连通,第一传感器的第二感压面112和快速校准压力接口102相连通,第二传感器的第二感压面122和大气相连通。
压力表包括表压压力测量模式和快速校准模式:
测量模式下,工作压力接口101和被测压力源710相连通,快速校准压力接口102和大气相连通,第一压力传感器110和第二压力传感器120分别测量被测压力并产生压力信号;
快速校准模式下,工作压力接口101和被测压力源710相连通,快速校准压力接口102和校准压力源730相连通,第一压力传感器110测量被测压力源和校准压力源的相对压力并产生压力信号,第二压力传感器120测量被测压力并产生压力信号。
快速校准模式下,校准压力源提供的校准压力可以通过标准器精确测得,第二压力传感器即使精确度较低或者存在偏差,从而不能直接测量被测压力源的标准压力值,但由于被测压力源(即正常的管路工作压力)一般是在一定范围内稳定或者波动,在这样的范围内,第二压力传感器的偏差是基本稳定的,因此,第二压力传感器可以足够精确地测量被测压力源的压力变化情况,在此基础上,通过对校准压力源进行配置,可以得到两个或者更多校准压力值,与之对应的,由于第一压力传感器测量的实际上是被测压力源和校准压力源的相对压力,因此,随着校准压力源的变化,也可以得到两个或者更多第一测量压力值,在被测压力源的标准压力值的变动情况可以通过第二压力传感器精确测量的情况下,可以据此判断第一测量压力值是否足够精确(是否存在偏差)。
本示例相对于现有技术的区别点和/或有益效果在于:本示例的压力表提供了在不从工作压力管路(即被测压力源)拆卸的情况下对压力表进行快速校准的硬件支持,同时,测量模式和快速校准模式之间相互切换时,管路切换仅在快速校准压力接口处进行,而快速校准压力接口和工作压力接口以及被测压力源被物理性隔绝,因此,管路切换对被测压力源没有影响,也就切实杜绝了泄露风险。
对本具体实施例的前述示例的压力表进行改进的有以下方案:
根据第一压力传感器的测量值、第二压力传感器的测量值和校准压力源的校准压力值对压力表的测量偏差进行判断;具体来说,这一判断操作可以完全由压力表自身来执行,也可以完全由校准人员来执行,还可以由压力表来执行计算,由校准人员执行判断。
压力表还包括处理模块130和信息输出模块140,处理模块130分别从第一压力传感器110以及第二压力传感器120获取压力信号并进行处理(因此,处理模块130分别和第一压力传感器110以及第二压力传感器120信号连接),信息输出模块140输出处理模块的处理结果(因此,信息输出模块140和处理模块130信号连接);在测量模式下,根据具体的硬件配置不同,若第二压力传感器的精确度低于第一压力传感器的精确度,则处理模块以第一压力传感器压力信号所对应压力值为拟显示的压力示值,以第二压力传感器压力信号所对应压力值为参考,若第二压力传感器的精确度不低于第一压力传感器的精确度,则处理模块以第一压力传感器压力信号所对应压力值及第二压力传感器压力信号所对应压力值的平均值为拟显示的压力示值,这里的平均值可以是算术平均值,也可以是加权平均值。
快速校准模式下,处理模块130计算第二压力传感器120和第一压力传感器110的测量值之差,信息输出模块140输出处理模块130的计算结果;信息输出模块输出的计算结果即为第二压力传感器和第一压力传感器对校准压力源的测量值。
快速校准模式下,处理模块130记录第二压力传感器在较早时刻的测量值,处理模块130获取第二压力传感器在当前时刻的测量值时,计算第二压力传感器在当前时刻和较早时刻的测量值之差,信息输出模块输出处理模块的计算结果,较早时刻和当前时刻为同一次快速校准作业的不同时刻;基于信息输出模块输出的计算结果,可以非常直观地获取被测压力源的波动情况,由于被测压力源一般是在一个较小的范围内波动,因此,信息输出模块输出的计算结果对于压力波动情况的描述具有极高的精确度(因为这一计算过程基本上消除了第二压力传感器可能存在的偏差)。
压力表还包括信息输入模块150,快速校准模式下,处理模块130通过信息输入模块150获取校准压力源的校准压力值;在获得校准压力值的情况下,处理模块130可以完成快速校准相关的全部计算任务。
处理模块130在稳压状态下同步获取第一压力传感器的测量值、第二压力传感器的测量值和校准压力值,并对之进行处理,稳压状态为第一压力传感器的测量值稳定或者校准压力值稳定。
处理模块130执行如下公式1计算:
ΔP=(P21-P22)-(P31-P32)-(P11-P12) 公式1
公式1中,P11、P21和P31分别为第一稳压状态下第一压力传感器的测量值、第二压力传感器的测量值和校准压力值,P12、P22和P32分别为第二稳压状态下第一压力传感器的测量值、第二压力传感器的测量值和校准压力值,第一稳压状态和第二稳压状态所对应的校准压力值不同。
处理模块130预存储压力表的允许误差,处理模块对比ΔP的绝对值和允许误差,当ΔP的绝对值大于允许误差时,通过信息输出模块输出提示信息。
测量模式下,处理模块130基于第一压力传感器110和第二压力传感器120的压力信号产生被测压力值。
在测量模式和快速校准模式之间切换时,工作压力接口101持续和被测压力源710相连通。
基于前述示例的压力表以及其改进方案,一种压力表快速校准方法,包括
将压力表设置于快速校准模式;
设定两个或更多目标压力值;
基于校准压力值和目标压力值,或者第一压力传感器测量值和目标压力值,对校准压力源进行控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值稳定于目标压力值;
获取压力稳定时的校准压力值、第一压力传感器测量值以及第二压力传感器测量值;
根据校准压力值、第一压力传感器测量值和第二压力传感器测量值,判断第一压力传感器测量值的偏差情况。
对本实施例前述示例的压力表快速校准方法进行改进的,有如下方案,设定目标压力值为零,基于第一压力传感器的测量值和目标压力值对校准压力源进行控制,使第一压力传感器的测量值稳定于零。
当校准压力值不低于大气压力时,对校准压力源进行控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值先稳定于校准压力较高的目标压力值,后稳定于校准压力较低的目标压力值。
对校准压力源进行控制,使校准压力值稳定于大气压力。
根据目标压力值不同的两组校准压力值、第一压力传感器测量值和第二压力传感器测量值,判断第一压力传感器测量值的偏差变化情况。
当第一压力传感器测量值的偏差变化超过允许误差且小于允许误差的两倍时,额外引入至少一组目标压力值不同的校准压力值、第一压力传感器测量值和第二压力传感器测量值,根据目标压力值不同的三组或更多组校准压力值、第一压力传感器测量值和第二压力传感器测量值,判断第一压力传感器测量值的偏差变化情况。
当第一压力传感器测量值的偏差变化超过允许误差的两倍时,判断第一压力传感器存在超差情况。
对校准压力源进行至少三次或更多次控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值稳定于三个或更多目标压力值,获取三组或更多组校准压力值、第一压力传感器测量值以及第二压力传感器测量值,据此拟合第一压力传感器测量值随校准压力值的线性变化曲线,根据线性变化曲线和第一压力传感器测量值之间的距离判断压力表的测量偏差情况。
又示例的,在前述技术方案的基础上,进行简化设计,如图4和图5所示,一种压力表,包括压力传感器模块210、工作压力接口201和快速校准压力接口202;
压力传感器210包括第一感压面211和第二感压面212,压力传感器210测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生压力信号,工作压力接口201和压力传感器的第一感压面211相连通,快速校准压力接口202和压力传感器的第二感压面212相连通;
测量模式下,工作压力接口201和被测压力源710相连通,快速校准压力接口202和大气相连通,压力传感器210测量被测压力并产生压力信号;
快速校准模式下,工作压力接口201和持续稳定的被测压力源710相连通,快速校准压力接口202和校准压力源730相连通,压力传感器210测量被测压力源和校准压力源的相对压力并产生压力信号。
进一步改进的,有如下方案。
根据压力传感器的测量值和校准压力源的校准压力值对压力表的测量偏差进行判断。
还包括处理模块230、信息输入模块250和信息输出模块240,快速校准模式下,处理模块230通过信息输入模块250获取校准压力源的校准压力值,对校准压力值和压力传感器的测量值进行处理,再通过信息输出模块240输出处理结果。
处理模块230在稳压状态下同步获取压力传感器的测量值以及校准压力值,稳压状态为压力传感器的测量值稳定或者校准压力值稳定。
处理模块230对不同稳压状态下,压力传感器的测量值的变化值和校准压力值的变化值进行比对,根据比对结果对压力表的测量偏差进行判断,不同稳压状态指所对应的压力传感器的测量值不同或者校准压力值不同。
在测量模式和快速校准模式之间切换时,工作压力接口201持续和被测压力源710相连通。
基于前述压力表简化方案,一种压力表快速校准方法,包括
将压力表设置于快速校准模式;
设定两个或更多目标压力值;
基于校准压力值和目标压力值,或者第一压力传感器测量值和目标压力值,对校准压力源进行控制,使校准压力值或第一压力传感器测量值稳定于目标压力值;
获取压力稳定时的校准压力值以及压力传感器测量值;
根据校准压力值和压力传感器测量值,判断压力传感器测量值的偏差情况。
具体实施例二
示例的,如图6所示,压力表,包括表头303和压力采集模块304;
表头303正面设有显示屏340,用于显示压力值信息,表头303的内部设有处理模块330,用于信息处理,表头303下端部用于和压力采集模块适配连接的设有固定结构构305和信号连接部306,固定结构用于将表头和压力采集模块相固定,信号连接部用于和压力采集模块建立信号连接,处理模块330分别和表头的信号连接部306以及显示屏340信号连接。
压力采集模块304的下端面设有工作压力接口301,在使用压力表进行压力测量时,工作压力接口301连通至被测压力源710;
设置于压力采集模块304内部的有第一压力传感器310和第二压力传感器320,第一压力传感器310包括第一感压面311和第二感压面312,第一压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生表征测量压力值的第一压力信号,第二压力传感器320包括第一感压面321和第二感压面322,第二压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生表征测量压力值的第二压力信号;压力采集模块的侧面设有快速校准压力接口302,在使用压力表进行压力测量时,快速校准压力接口302用于和参考压力源相连通,对于表压压力测量来说,参考压力源即为大气;
第一压力传感器的第一感压面311、第二压力传感器的第一感压面321以及工作压力接口301相连通,这种连通可以是通过引压管或者其它引压结构实现的,也可以是第一压力传感器的第一感压面和/或第二压力传感器的第一感压面直接设置在工作压力接口处;
第一传感器的第二感压面312和快速校准压力接口302相连通,第二传感器的第二感压面322和大气相连通,需要说明的是,虽然在使用压力表进行压力测量时,快速校准压力接口连通至大气(即参考压力源),但至少在压力采集模块内部,第一传感器的第二感压面和第二传感器的第二感压面并不连通,第二传感器的第二感压面和快速校准压力接口在压力采集模块内部或者压力表内部也不连通,即在表压压力测量模式下,第一传感器的第二感压面和第二传感器的第二感压面是分别连通至大气的;
压力采集模块304的上端部设有和表头相适配的固定结构307和信号连接部308,固定结构307用于将压力采集模块和表头相固定,信号连接部308用于和表头建立信号连接;
根据两压力传感器的硬件配置不同,若压力传感器直接输出的是可被处理模块识别和使用的数字信号,则压力传感器直接和压力采集模块的信号连接部信号连接,若压力传感器输出的是模拟信号(例如4-20mA的电流信号),则压力采集模块内部还设有用于进行模数转换的信号处理电路板309,信号处理电路板309分别和两压力传感器(310、320)以及压力采集模块的信号连接部308信号连接(图示中给出的即是这种情况)。001、测压口,010、压力传感器,020、模数转换单元,030、数据处理单元,040、显示单元;
本示例的压力表包括两种工作模式,其一为测量模式,其二为快速校准模式。
如图7所示,测量模式,压力表即为一正常使用的表压压力表,工作压力接口301和被测压力源710(被测压力源的一般概念在具体实施例一中已经说明,此处不再重复)相连通,快速校准压力接口302和大气相连通,此时,第一压力传感器310测量的是被测压力源相对于大气的相对压力,即被测压力源的表压压力,并产生表征测量压力值的第一压力信号(模拟电信号),第二压力传感器320测量的也是被测压力源相对于大气的相对压力,并产生表征测量压力值的第二压力信号(模拟电信号),第一压力信号和第二压力信号分别经信号处理电路板309处理后,生成和第一压力信号相对应的第一测量压力值(数字信号)和第二测量压力值(数字信号)。
表压测量可能方式一,第一测量压力值和第二测量压力值从信号处理电路板309传递至处理模块330;处理模块对比第一测量压力值和第二测量压力值,若二者的差值极小(例如小于压力表的允许误差),则按照第一测量压力值产生显示信号,显示屏340获取显示信号并进行显示,通过显示屏340显示的信息中包括第一测量压力值;若二者的差值较大(例如大于压力表的允许误差),仍按照第一测量压力值产生显示信号并显示,同时的,包含于显示信号中、并在显示屏340显示的信号还包括超差提示标识。
补充说明的是,测量模式下,处理模块对于第一测量压力值和第二测量压力值还有其它可能方式;
表压测量可能方式二,在测量模式下,虽然第一测量压力值和第二测量压力值从信号处理电路板309传递至处理模块330,但处理模块330对第二测量压力值并不进行读取,从而直接按照第一测量压力值产生显示信号,使显示屏340显示的信息中包括第一测量压力值;
表压测量可能方式三,在测量模式下,第一测量压力值和第二测量压力值从信号处理电路板309传递至处理模块330,处理模块330预置显示模板,显示模板将整个显示屏的显示区域划分为位于屏幕中部且占有较大区域的第一显示区域,第一显示区域中采用较大的字体显示压力值信息,该压力值信息用于方便用户观察当前的测量压力值,以及位于屏幕中部偏下位置且占有较小区域的第二显示区域,第二显示区域中采用较小的字体显示压力值信息,该压力值用于在用户认为第一显示区域的压力值信息可能存在问题时提供参考;基于上述的显示模板,处理模块基于第一测量压力值和第二测量压力值产生显示信号,从而使屏幕340的第一显示区域显示第一测量压力值,使屏幕的第二显示区域显示第二测量压力值;
表压测量可能方式四,在测量模式下,和其它方式之一类似的,处理模块330直接按照第一测量压力值产生显示信号,使显示屏显示的信息中包括第一测量压力值,区别的是,用户可以通过操作或者其它指令进行切换,使,处理模块按照第二测量压力值产生显示信号,使显示屏显示的信息中包括第二测量压力值而不包含第一测量压力值,又或者,使,处理模块按照其它方式之三进行显示,即显示屏中分别独立地显示第一测量压力值和第二测量压力值;
表压测量可能方式五,在测量模式下,处理模块330在读取第一测量压力值和第二测量压力值之后,计算第一测量压力值和第二测量压力值的平均值,从而在产生显示信号后,使显示屏340中显示前述平均值计算结果,而非第一测量压力值或第二测量压力值;
如上所述,本具体实施例中,测量模式下,可以有多种对第一测量压力值和第二测量压力值的使用和显示方式,而在具体产品实现过程中,可以根据用户需求、硬件能力等选择且仅选择其中的一种方式;总的来说,第一测量压力值参与测量模式的压力值显示,第二测量压力值可以参与、也可以不参与测量模式的压力值显示。
快速校准模式,也可称之为在线校准模式,如图8所示,此时,工作压力接口301和被测压力源710相连通,和测量模式区别的是,快速校准压力接口302和校准压力源730相连通,校准压力源730是可配置的(即校准压力源的压力是可控的),此时,第一压力传感器310测量的是被测压力源相对于校准压力源的相对压力,并产生表征测量压力值的第一压力信号(模拟电信号),第二压力传感器320测量的是被测压力源的表压压力,并产生表征测量压力值的第二压力信号(模拟电信号),第一压力信号和第二压力信号分别经信号处理电路板309处理后,生成和第一压力信号相对应的第一测量压力值(数字信号)和第二测量压力值(数字信号),第一测量压力值和第二测量压力值从信号处理电路板309传递至处理模块330;
处理模块330对第一测量压力值和第二测量压力值进行处理并产生显示信号,显示屏340获取显示信号并进行显示,通过显示屏显示的信息中包括第一测量压力值和第二测量压力值。
根据第一测量压力值(可以从第一压力传感器读取到)、第二测量压力值(可以从第一压力传感器读取到)以及校准压力值(校准压力源提供的压力),可以对压力表的测量精确度或者测量值可靠性进行判断,具体的,有多个校准判断方法分别适应不同的硬件配置情况,下面,将通过示例的方式对这些方案进行一一说明。
示例的,第一压力传感器和第二压力传感器的精确度等级相同(或者大致相同),测量模式下,如上述中的表压测量可能方式一,或表压测量可能方式五,在使用第一测量压力值和第二测量压力值进行处理或者计算前,需要先判断第一测量压力值和第二测量压力值之差是否超出设定阈值(例如压力表的允许误差),如果超出,则会提示压力表存在超差风险;
第一测量压力值和第二测量压力值的关系如下公式2:
P1n+ΔP1n-P3n=P2n+ΔP2n-0 公式2
公式2中,P1n表示第一测量压力值,ΔP1n表示第一测量压力值存在的实测误差,P2n表示第二测量压力值,ΔP2n表示第二测量压力值存在的实测误差,P3n表示快速校准压力接口处配置的压力;
测量模式下,P3n=0(即表示快速校准压力接口接入大气),从公式2可推导如下公式2-1:
ΔP10=ΔP20-P10+P20 公式2-1
公式2-1中,ΔP10表示表压测量时第一测量压力值存在的实测误差,ΔP20表示表压测量时第二测量压力值存在的实测误差,P10和P20分别表示表压测量时的第一测量压力值和第二测量压力值;基于公式2-1,若P10和P20相差较大,且差值超过预设阈值(例如压力表的允许误差),由于第一压力传感器和第二压力传感器的精确度等级相同,因此,二者中至少有一个存在较大的超差可能,需要更换或调校压力表;若P10和P20相差较小,则,或者第一压力传感器和第二压力传感器的实测误差均较小,或者第一压力传感器和第二压力传感器存在方向相同大小相似的实测误差。
快速校准模式下,校准压力源提供一个不为零(即大气压)的校准压力,对于第二压力传感器而言,从测量模式切换至快速校准模式,由于被测压力源不变,因此,被测压力源的被测压力值也基本不变(或者在一个很小的范围内波动),将快速校准时第二测量压力值存在的实测误差计为ΔP21,则ΔP20=ΔP21;
快速校准模式下,从公式2可推导如下公式2-2:
ΔP11=ΔP21-P11+P21+P31 公式2-2
公式2-2中,ΔP11表示快速校准时第一测量压力值存在的实测误差,ΔP21表示快速校准时第二测量压力值存在的实测误差,P11、P21和P31分别表示快速校准时的第一测量压力值、第二测量压力值和校准压力值;从公式2-2出发,结合上述分析可进行如下推导,得到公式3:
ΔP11=ΔP20-P11+P21+P31=ΔP10+(P10-P20)-(P11-P21-P31) 公式3
对于第一压力传感器而言,其第一感压面和第二感压面的相对压力发生变化,已知的,影响实测误差结果的主要影响因素遵循正态分布或均匀分布(中心点为实测误差为0),因此,ΔP10和ΔP11一般不同,且有如下规律,在压力传感器正常使用生命周期内,未超差概率较大,发生超差(即实测误差超过允许误差)概率较小,在超差情况中,单点超差概率较大,多个不同点均超差概率较小,在多点超差情况中,超差幅度不同的概率较大,超差幅度相同的概率较小;在此基础上,基于(P10-P20)和(P11-P21-P31)的差值计算可知,若计算结果显示ΔP11和ΔP10的差值较大(超出设定阈值),则ΔP11和ΔP10中至少有一个存在较大的超差可能,需要更换或调校压力表,若计算结果显示ΔP11和ΔP10的差值较小,基于前述分析可知,两点恰好处于相同的超差方向且超差幅度相近的概率非常小,因此,ΔP11和ΔP10应均靠近于实测误差为0的中心点,即压力传感器的实测误差满足压力表的精确度要求。
进一步的,若期望于使漏判的可能性进一步缩小,同时对压力表在量程内有更全面的分析,可以在快速校准时,使用校准压力源提供多个不同的校准压力。
例如,校准压力源提供2个不同的校准压力,则基于公式2可以有如下公式2-3:
公式2-3中,ΔP20=ΔP21=ΔP22,P30=0,P12、ΔP12、P22、ΔP22和P32分别表示快速校准时与P31所对应校准压力不同的第一测量压力值及其实测误差、第二测量压力值及其实测误差、校准压力值;从公式2-3出发进行计算,可以将前述已经非常小的漏判率进一步缩小(若原漏判率约在1%左右,那么公式2-3的漏判率将降低至0.01%,以此类推,可以根据压力表的精确度等级要求选择适当的组合方式)。
又示例的,第一压力传感器具有足以满足压力表需求的精确度,第二压力传感器的精确度可以较低(例如低于压力表需求的精确度),优选情况下,可以选用精确度较低但可靠性(稳定性)较高的压力传感器作为第二压力传感器;表压测量如上述表压测量可能方式二、三或四。
这一示例情况下,测量模式下,对被测压力源的压力测量任务主要由第一压力传感器承担,具体方式可参考前述测量模式下的表压测量可能方式二、表压测量可能方式三和表压测量可能方式四,此处不再重复。
快速校准模式下,处理模块分别同步地从第一压力传感器和第二压力传感器获取压力信息,并产生显示信号,使显示屏中同时显示第一测量压力值和第二测量压力值。
被测压力源应当是一个稳定的压力源,即或者被测压力源的压力稳定于某一压力值,或者被测压力源的压力在一个较小的范围内波动。
对校准压力源进行配置,当校准压力源提供的校准压力值稳定于P31时,从压力表上读取第一测量压力值P11和第二测量压力值P21;该操作可以由检测人员执行,也可以由外设校准设备执行。
对校准压力源再次进行配置,当校准压力源提供的校准压力值稳定于P32时,从压力表上读取第一测量压力值P12和第二测量压力值P22,P32是和P31不同也不接近的校准压力;该操作可以由检测人员执行,也可以由外设校准设备执行。
以此类推,可以对校准压力源进行多次配置,优选的,采用反校法进行校准,即根据压力表中第一测量压力值的示数确定校准点,一般的,可选的校准点的数量为5-10个,包括使第一测量压力值为压力表量程的一个端点的校准点,使第一测量压力值为压力表量程的另一个端点的校准点,尽可能均匀分布在压力表量程内的多个校准点,在此基础上,可以得到P1m、P2m和P3m,分别对应第一测量压力值、第二测量压力值和校准压力值。
建立公式4如下:
ΔPm=P1m-P2m+P3m 公式4
将每一组第一测量压力值、第二测量压力值和校准压力值分别代入公式4,可以得到ΔP1、ΔP2……ΔPm。
选取ΔP1、ΔP2……ΔPm中的最大值和最小值,若最大值和最小值之差大于设定阈值,则判断为第一压力传感器存在较大的超差可能,需要更换或调校压力表,若最大值和最小值之差小于等于设定阈值,则判断为第一压力传感器处于正常状态,设定阈值可以为压力表的允许误差。
再示例的,测量模式和前两示例类似,在此不再重复。
快速校准模式下,处理模块分别同步地从第一压力传感器和第二压力传感器获取压力信息,并产生显示信号,使显示屏中同时显示第一测量压力值和第二测量压力值,被测压力源为稳定压力源,对校准压力源进行两次配置,分别得到,当第一测量压力值为P11时,记录相对应的校准压力值P31,并同时关注第二测量压力值P21,当第一测量压力值为P12时,记录相对应的校准压力值P32,并同时关注第二测量压力值P22;
两次配置变化中:第一测量压力值的实测变化值为(P11-P12);负载于第一压力传感器的相对压力参考变化值为(P32-P31)+(P21-P22)。
理论上,若第一压力传感器足够精准,则实测变化值和参考变化值相等,即(P11-P12)=(P32-P31)+(P21-P22);
实际过程中,由于第一压力传感器存在误差,因此,实测变化值和参考变化值不等;
进一步的,若实测变化值和参考变化值之差大于压力表的允许误差,即表明至少在这一段压力变化区间内,第一测量压力值并未按照参考变化值变化,且差距幅度超出允许误差,判断为压力表存在超差问题,需要更换或调校;若实测变化值和参考变化值之差小于等于压力表的允许误差,则判断为压力表的精确度符合要求。
考虑到被测压力源为一稳定压力源,若快速校准时间较短,被测压力源的压力应稳定于于某一压力值而不变;如前一示例所述,对于第二测量压力值主要为关注而非记录,若第二测量压力值在快速校准过程中不变,即P21=P22=P2m,则理论上,影响第一测量压力值的相对压力变化的有且仅有校准压力的变化,即,负载于第一压力传感器的相对压力参考变化值为(P32-P31),这一改进思路在面对比较传统的压力表硬件配置和校准设备时具有较大改进收益。
又示例的,对本具体实施例进行改进的,基于各可行示例进行分析的,在对第一测量压力值和第二测量压力值的相关数据处理过程中,以快速校准为目的,第一测量压力值和第二测量压力值经常以二者的差值形式出现,在此基础上进行改进如下:
改进方案一、压力表上设有按键,按键和处理模块信号连接,使操作者可以通过按键对压力表进行设置,处理模块基于按键指令,在测量模式和快速校准模式之间切换,测量模式如上具体实施例内容,此处不再重复,快速校准模式下,处理模块在同步获取第一测量压力值和第二测量压力值后,计算第二测量压力值和第一测量压力值的差值,并根据计算结果产生显示信号,显示屏获取显示信号并进行显示,使显示屏中显示前述计算结果(即第二测量压力值和第一测量压力值的差值)。
改进方案二、所述的显示屏为触控屏,用户可以通过触控屏对压力表进行设置,处理模块基于触控屏的触控指令,在测量模式和快速校准模式之间切换,快速校准模式下,处理模块计算第二测量压力值和第一测量压力值的差值并产生显示信号,使显示屏中显示前述计算结果(即第二测量压力值和第一测量压力值的差值)。
改进方案三、和改进方案一以及改进方案二不同的,处理模块被配置为根据第一测量压力值和第二测量压力值之差进行测量模式和快速校准模式之间的切换,处理模块同步地从第一压力传感器以及第二压力传感器获取第一测量压力值以及第二测量压力值,产生显示信号前,处理模块计算第一测量压力值和第二测量压力值之差,若第一测量压力值和第二测量压力值之差大于设定阈值,则处理模块进入快速校准模式进行工作,处理模块基于第二测量压力值和第一测量压力值的差值并产生显示信号,使显示屏中显示第二测量压力值和第一测量压力值的差值,若第一测量压力值和第二测量压力值之差小于等于设定阈值,则处理模块进入测量模式进行工作,测量模式下的具体工作方式如具体实施例前述各示例内容,此处不再重复;
改进方案三中的设定阈值为一个范围值,且该范围值的中心不一定为零点,即在第一测量压力值足够准确的情况下,允许第一测量压力值和第二测量压力值之间存在固定不变的偏差,因为这一固定不变的偏差在差值计算中会被消除,从而不影响最终的判断;
改进方案三的技术效果之一,是用户在面对压力表时,可以根据压力表显示的信息内容和外部工作环境判断其精确度情况,在非快速校准过程中(例如压力表应当处于测量模式时),如压力表按照差值方式进行显示(即自动切换至快速校准模式),则代表压力表可能存在问题,需要进行校准,反之,在进行快速校准时,无需操作即可自动进入快速校准模式。
又示例的,对本具体实施例进行改进的,基于各可行示例进行分析的,在对第二测量压力值处理过程中,以快速校准为目的,主要关注的是第二测量压力值的波动情况,即在快速校准过程中,被测压力源的压力值是否发生变化,在此基础上有方案如下:
改进方案一、压力表上设有按键,按键和处理模块信号连接,使操作者可以通过按键对压力表进行设置,当操作者通过按键下发记录基准第二测量压力值的指令时,处理模块接收按键指令,并记录和该按键指令相对应的当前第二测量压力值作为基准值,快速校准模式下,处理模块在获取第二测量压力值时,计算当前第二测量压力值和基准第二测量压力值之差,并据此产生显示信号,使显示屏中显示的信息里包括当前第二测量压力值和基准第二测量压力值之差,基于这样的显示信息,可以更方便地判断被测压力源的波动情况;
改进方案二、所述显示屏为触控屏,本改进方案中,触控屏同时兼顾改进方案一中的按键和显示屏的作用,其它过程和改进方案一相类似,在此不再重复;
改进方案三、和改进方案一以及改进方案二不同的,处理模块被配置为基于第二测量压力值进行其基准值的判断和确定,快速校准模式下,处理模块周期性地从第二压力传感器获取第二测量压力值,当连续两个或者多个第二测量压力值保持不变(需要说明的是,这种保持不变并非绝对性的,而是相对于第二测量压力值需求的精度而言,换而言之,是在需求精度范围内波动),处理模块记录稳压状态下的第二测量压力值作为基准第二测量压力值,后续的,处理模块在获取第二测量压力值时,计算当前第二测量压力值和基准第二测量压力值之差,并据此产生显示信号,使显示屏中显示的信息里包括当前第二测量压力值和基准第二测量压力值之差。
又示例的,对本具体实施例进行改进的,一种情况下,期望与压力表存储其快速校准数据或者压力表可直接产生快速校准的判断结果,因此,需要向压力表内导入校准压力值,在此基础上有方案如下:
改进方案一、压力表上设有按键,按键和处理模块信号连接,和/或,所述显示屏为触控屏,通过这样的直接输入装置,可以由用户手动向压力表的处理模块输入校准压力值;
改进方案二、压力表上设有通讯模块,该通讯模块可以是有线通讯接口,也可以是无线通讯模块(例如蓝牙模块),处理模块和通讯模块信号连接,校准压力采集装置通过通讯模块和处理模块建立数据通道,校准压力采集装置用于测量校准压力源的压力(补充说明的是,如果校准压力源自带压力采集装置,那么校准压力采集装置也可以和校准压力源一体);快速校准模式下,处理模块通过通讯模块获取校准压力值。
又示例的,基于本具体实施例的前述压力表方案,如图9所示,本示例给出了一种用于对这种压力表的快速校准方法,包括如下步骤:
准备过程,将被校准压力表的工作压力接口和被测压力源相连通(保持工作压力接口和被测压力源相连通),将压力表的快速校准压力接口和校准压力源相连通,从而将被校准压力表设置于快速校准模式(如被校准压力源在测量模式和快速校准模式下有不同的数据处理方式,且设有手动切换不同工作模式的按键和/或触控屏,则还需要手动进行设置,从而使被校准压力表的处理模块也进入快速校准模式);
基于校准目的(例如是需要对被校准压力表进行比较完整的全量程校准,亦或者仅需要关注有限的几个关键点的情况,亦或者快速的查看一下被校准压力表的基本状态)设定两个或者更多的目标压力值,目标压力值的对象可以是校准压力,也可以是第一压力传感器的第一测量压力值;
为了便于描述,本示例中选取的目标压力值有两个,分别为校准压力值为零(即大气压)和第一测量压力值为零。
针对校准压力源需要提供的压力对目标压力值的达到顺序进行排序,本实施例中,当第一测量压力值为零时,需要加载的校准压力理论上相当于被测压力源的压力,高于校准压力为大气压(即表压校准压力值为零)的情况,因此,首先加载第一测量压力值为零的目标压力,其次加载校准压力值为零的目标压力。
根据被校准压力表示出的第一测量压力值对校准压力源进行配置,使第一测量压力值达到并稳定于零,在稳压状态下,同步地获取第一测量压力值P11、第二测量压力值P21,校准压力值P31。
将校准压力源和大气连通开始泄压,根据校准压力值对校准压力源进行配置,泄压完成后,校准压力值达到并稳定于零,在稳压状态下,同步地获取第一测量压力值P12、第二测量压力值P22,校准压力值P32。
根据前述得到的两组第一测量压力值P11、第二测量压力值P21,校准压力值P31和第一测量压力值P12、第二测量压力值P22,校准压力值P32,对被校准压力表及其第一压力传感器的偏差情况进行判断。
具体处理和判断方法如前述各示例,此处不再重复。
如果计算得到的偏差结果达到或者超过被校准压力表允许误差的两倍,则被校准压力表存在超差问题,需要更换或者调校;
如果计算得到的偏差结果小于等于被校准压力表允许误差,则被校准压力表的偏差处于合理范围内,可正常计量使用;
如果计算得到偏差结果超过被校准压力表的允许误差,但小于被校准压力表允许误差的两倍,则需要补充校准数据进行判断。
所述的补充校准数据的方案包括:
选择一个或多个位于P31和P32之间的校准压力作为目标压力值,或者,选择一个位于P11和P12之间的校准压力作为目标压力值,根据补充校准数据进行如前述各示例的具体处理和判断;
同样的,如果根据补充校准数据得到的偏差结果中至少有一个达到或者超过被校准压力表允许误差的两倍,则判断被校准压力表存在超差问题;如果根据补充校准数据得到的全部偏差结果小于等于被校准压力表允许误差,则判断被校准压力表处于合理范围内;如果根据补充校准数据得到的偏差结果中存在超过被校准压力表允许误差但小于被校准压力表允许误差两倍的情况,则进一步补充校准数据进行判断;
补充校准数据的选取应尽可能在被校准压力表的量程范围内均匀分布,同时,在以第一测量压力值作为木为目标压力值对象时,尽量避免选取需要估读的点。
又示例的,对本具体实施例进行改进的,将相互对应的第一测量压力值、第二测量压力值和校准压力值作为一组校准基础数据,如果有三组或者三组以上的校准基础数据存在,则可以拟合变化曲线。
拟合方案一、根据ΔPm=P1m-P2m+P3m(公式4)可得到和各组校准基础数据相对应的偏差计算值ΔPm,将这些偏差计算值ΔPm作为y值,将校准压力值P3m或者校准基础数据的排序号(例如1、2、3等)作为x值,拟合一条水平的线性变化曲线y=n,拟合方法可以为最小二乘法,如果校准基础数据的组数足够多(例如超过6组),也可以选择偏差计算值ΔPm中的众数作为n的取值;
计算每一ΔPm与y=n的距离,若距离大于等于压力表的允许误差,即判断压力表存在超差问题,反之,则表明压力表计量精确度符合要求。
拟合方案二、建立函数f(x1-x2)=x1-x2+a,将第一测量压力值作为f(x1-x2),将第二测量压力值作为x1,将校准压力值作为x2,将各组校准基础数据按照最小二乘法或者其它现有技术中的拟合方法对函数进行拟合得到a值,需要说明的是,若快速校准过程中被测压力源稳定不变,即P2m恒等于某一压力值,也可将该函数简化为f(x2)=b-x2;
计算每一(P2m-P3m,P1m)与f(x1-x2)的距离,或者,计算每一(P3m,P1m)与f(x2)的距离,若距离大于等于压力表的允许误差,即判断压力表存在超差问题,反之,则表明压力表计量精确度符合要求。
具体实施例三
示例的,如图10和图11所示,压力表包括外壳,设置于外壳正面的有显示屏440,设置于外壳底面的有工作压力接口401,设置于外壳背面下部的有快速校准压力接口402。
压力传感器410,固设于外壳内部,包括第一感压面411和第二感压面412,第一感压面411和工作压力接口401相连通,第二感压面412和快速校准压力接口402相连通,压力传感器410对第一感压面和第二感压面的相对压力进行测量,并产生表明相对压力值的压力信号(电信号模拟量)。
和压力传感器信号连接的包括处理模块430,处理模块上设有模数转换电路431(AD),模数转换电路431和压力传感器410信号连接,从而将压力信号(电信号模拟量)转化为其表征的测量压力值(数字量),基于该测量压力值,处理模块430产生显示信号,处理模块430和显示屏440信号连接,显示信号从处理模块430传递至显示屏440,使显示屏显示该测量压力值。
该压力表投入使用时,以表压压力测量为例,当需要测量被测压力源的表压压力时,将工作压力接口401和被测压力源710相连通,同时保持快速校准压力接口402处于打开且连通大气的状态,此时,压力表显示的压力值(即压力传感器的测量压力值)即为被测压力源的表压压力值。
需要对该压力表进行校准时,如果被测压力源710是一个持续稳定的压力源,则可无需拆卸压力表即可对其进行校准,此时,保持工作压力接口401和被测压力源710的持续连通,将快速校准压力接口402和准备好的校准压力源730相连通,该校准压力源是一个可配置的压力源(可提供不同于大气压、且可控的校准压力)。
现有技术的表压压力表,只有一个工作压力接口,没有快速校准压力接口,现有技术的表压压力表根据工作压力接口引入的被测工作压力和大气之间的相对压力产生测量压力值,显然,要想对现有技术的表压压力表进行校准,要么使用标准器直接测量工作压力(这也是现有技术中最常见的校准方法),要么在工作压力接口加载不同的压力,然而,被测压力源其压力通常是稳定不变的,以校准为目的去调整被测压力源的压力也不太可能,因此,为压力表提供不同压力从而实现校准的方案并不能在现有技术中得到实现。
本方案和现有技术明显区别的是,不仅有工作压力接口,还设有快速校准压力接口,在测量模式下,快速校准压力接口和大气连通,即可实现表压测量功能,快速校准模式下,快速校准压力接口和校准压力源相连通,此时,虽然并未直接改变被测压力源的压力,但改变校准压力源的校准压力实际上使得压力传感器测量的相对压力发生变化,可以相当于改变了被测压力源的压力,同时,利用被测压力源的压力稳定不变的特性,加之校准压力源的校准压力值也可读取,因此,可以在不读取相对压力标准值的基础上,读取到相对压力变化量的标准值,从而实现校准。
需要说明的是,本方案的有效性和被测压力源的稳定情况以及对压力表的校准需求有关,若被测压力源的稳定性较高(例如,其波动小于压力表的允许误差),又或者对压力表的校准需求较低(例如,仅需要校准到被测压力源的稳压精度,而无需考虑压力表的设计精确度),则本方案的计算结果将具有较高的有效性,可以量化评价压力表的测量偏差情况,若被测压力源的稳定性较低(例如,其波动等于或略大于压力表的允许误差),又或者压力表的校准需求较高(例如,压力表的设计测量精确度高于被测压力源的稳压精度,校准时期望按照压力表的设计测量精确度进行校准),则本方案的计算结果可以用于对压力表的可靠性进行判断,例如,本方案的计算结果可以评价压力表是否存在明显超差/未明显超差,但并不能给出高度有效的量化数据。
又示例的,基于本具体实施例的压力表,一种快速校准方法,包括如下过程:
前置过程,被校准压力表(采用本具体实施例前述方案中的压力表)处于测量模式,工作压力接口和被测压力源连通,快速校准压力接口和大气连通,
准备过程,将被校准压力表切换至快速校准模式,包括,保持工作压力接口和被测压力源持续连通不变,将快速校准压力接口和校准压力源连通,设定两个或更多目标压力,本示例中,目标压力包括三个,设测量模式下,压力表的测量压力值为P10,则目标压力分别为,使压力表的测量压力值为0,使压力表的测量压力值为P10/2附近,使校准压力源的校准压力值为0(即大气压),
开始校准作业,根据压力表的测量压力值对校准压力源进行配置,使压力表示值(即测量压力值)稳定于0,记录压力表测量压力值P11=0,同时记录此时的校准压力值(即校准压力源提供的校准压力的标准值)P31;
继续校准作业,对校准压力源进行降压(泄压)配置,并在压力表的测量压力值接近P10/2时停止降压,压力稳定时,记录压力表测量压力值P12以及对应的校准压力值P32;
继续校准作业,对校准压力源进行降压(泄压)配置,使校准压力源的压力降低直至达到并稳定于大气压,压力稳定时,记录压力表测量压力值P13以及对应的校准压力值P33=0,
对校准作业得到的三组测量压力值和校准压力值进行两两组合计算,包括如下公式5:
根据上述公式5的计算结果进行判断,若ΔP1/3、ΔP1/2和ΔP2/3中有任意一个的值超过设定阈值,则判定被校准压力表的精确度存在不符合计量需求的偏差,若ΔP1/3、ΔP1/2和ΔP2/3均小于等于设定阈值,则判定被校准压力表的精确度符合计量需求;
前述设定阈值的选取方式为pΔ=βPΔ,其中pΔ表示设定阈值(压力值),β∈[1,2],可根据具体的校准目的进行取值,PΔ表示允许误差,根据具体的校准目的不同,该允许误差可以为被校准压力表的允许误差,也可以为被测压力源的压力允许波动范围。
又示例的,对前述示例的压力表以及快速校准方法进行组合式改进的,压力表中还包括通讯模块,通讯模块和处理模块信号连接,在进行快速校准时,通讯模块和测量校准压力源压力值的外部标准压力测量装置信号连接,从而使处理模块可以通过通讯模块从外部标准压力测量装置实时地获取校准压力值;
快速校准过程中,处理模块被配置为:
周期性地从压力传感器获取测量压力值,并对测量压力值进行判断,当测量压力值在某一压力值稳定时,对该稳定的测量压力值进行记录,并以此为触发,从通讯模块获取当前的校准压力值并记录;处理模块带有存储芯片(RAM/ROM或者其它现有技术的带有数据存储功能的元器件),处理模块对记录的测量压力值以及校准压力值进行建立对应关系并存储;
进一步的,可设定稳定时间阈值,前述测量压力值获取和记录的触发点进行扩展,当测量压力值从变换状态切换至稳定状态时,触发对稳定的测量压力值的记录,处理模块记录测量压力值的发生时刻同时开始计时,若在计时期间测量压力值持续稳定于某一压力值,当计时时间达到稳定时间阈值时,再次触发对稳定的测量压力值的记录,并重新开始计时,若在计时期间测量压力值发生变化,则停止计时;
在记录稳定的测量压力值时,处理模块同时进行的,查看本次校准作业中是否已存储有测量压力值以及校准压力值,若有在先存储的一组或者多组测量压力值以及校准压力值,按照前述校准方法中的过程,将当前一组测量压力值以及校准压力值和在先存储的每一组测量压力值以及校准压力值进行组合计算,得到ΔPm/n(m和n表示两组数据)并将计算结果和预设压力阈值进行比对,并在“判断被校准压力表的精确度存在不符合计量需求的偏差”的情况发生时,通过显示屏予以提示;
预设压力阈值可自行设定,默认的,预设压力阈值等于压力表的允许误差。
具体实施例四
用于对前述具体实施例一、具体实施例二以及具体实施例三的压力表进行自动化快速校准的,包括压力快速校准系统,该快速校准系统的校准对象,即为前述各具体实施例的压力表,基于校准对象的信息在前述各具体实施例已进行描述,除非存在区别或者需要特别说明的,本实施例不再对重复性内容进行再次描述。
示例的,如图12所示,压力校验仪,包括标准压力模块610、测量压力值获取模块620和校准信息处理模块630。
标准压力模块610,用于对校准压力进行测量,其精确度高于被校准压力表的精确度,从而满足校准要求,标准压力模块610和校准信息处理模块630信号连接。
测量压力值获取模块620,用于从被校准压力表获取其测量压力值,测量压力值获取模块620和校准信息处理模块630信号连接,根据被校准压力表的硬件配置不同,所述的测量压力值获取模块可以是以下几种的一种或者几种的组合:
被校准压力表具有第一有线通讯接口,第一有线通讯接口和被校准压力表的处理模块信号连接,通过第一有线通讯接口可以从被校准压力表读取其测量压力值(包括第一测量压力值和第二测量压力值),基于此,压力校验仪上设有通讯协议相适配的第二有线通讯接口621作为测量压力值获取模块,第二有线通讯接口和校准信息处理模块信号连接,快速校准时,第二有线通讯接口和第一有线通讯接口有线连接;
被校准压力表具有第一无线通讯模块,第一无线通讯模块和被校准压力表的处理模块信号连接,通过第一无线通讯模块可以从被校准压力表读取其测量压力值,基于此,压力校验仪上设有可以和第一无线通讯模块适配连接的第二无线通讯模块622(例如蓝牙模块)作为测量压力值获取模块,第二无线通讯模块和校准信息处理模块信号连接,快速校准时,第二无线通讯模块和第一无线通讯模块适配连接;
被校准压力表具有有线接口或者无线通讯模块,且被接入至某个压力信息测量网络中,基于此,压力校验仪上设有可以接入该测量网络的通讯模块,快速校准时,被校准压力表和压力校验仪处于同一通讯网络内;
被校准压力表通过显示屏上的图像输出测量压力值,基于此,压力校验上设有摄像头623和图像信息处理模块624,图像信息处理模块624分别和摄像头623以及校准信息处理模块630信号连接,快速校准时,摄像头对正被校准压力表的显示屏,摄像头采集显示屏上的图像并将图像信息传递至图像信息处理模块,图像信息处理模块对图像信息进行处理,得到对应的测量压力值信息,并将之传递至校准信息处理模块。
校准信息处理模块,根据设置信息以及同时可获取的测量压力值的数量(一个还是两个)对被校准压力表的类型进行判断:
若设置信息中指定被校准压力表为具体实施例二或者具体实施例三中所描述的压力表,则按照设置信息执行,该设置信息可以来源于压力校验仪的输入模块650,例如触摸显示屏;进一步的,设置信息中可以直接对获取的压力信息类型进行设置,例如第一测量压力值、第二测量压力值、测量压力值的差值等;
若没有输入设置信息,则校准信息处理模块根据同时可获取的测量压力值的数量对被校准压力表的类型进行判断,若同一时刻,可获取的测量压力值的数量为两个,即判断被校准压力表属于具体实施例二中所描述的压力表,若同一时刻,可获取的测量压力值的数量为一个,即判断被校准压力表属于具体实施例三中所描述的压力表。
校准信息处理模块,在确定被校准压力表的类型,以及获取的压力信息类型后,根据校准压力值、测量压力值(第一测量压力值、第二测量压力值)对被校准压力表的偏差情况进行判断,具体判断过程可参考具体实施例一、具体实施例二、具体实施例三中的快速校准判断过程,此处不再重复。
补充说明的,在对被校准压力表进行快速校准时,还包括外置(即并未包含在压力校验仪内)或者内置(即设置在压力校验仪内)的可配置的压力发生装置640;
外置的可配置的压力发生装置,例如气压手泵,或者其它可控制的压力发生装置,所述压力发生装置的压力输出端上设有可供标准压力模块的测量端置入的压力接口;
内置的压力发生模块640,和外置压力发生装置区别的是,内置压力发生模块640分别和标准压力模块610以及校准信息处理模块630信号连接;一种情况下,校准信息处理模块向内置压力发生模块传输目标压力值,内置压力发生模块周期性地从标准压力模块获取校准压力值,并根据校准压力值和目标压力值进行压力发生和控制,使从标准压力模块获取的校准压力值到达并稳定于目标压力值;另一种情况下,校准信息处理模块周期性地向内置压力发生模块传输目标压力值和被校准压力表测量压力值,内置压力发生模块根据目标压力值和被校准压力表测量压力值进行压力发生和控制,使被校准压力表测量压力值到达并稳定于目标压力值。
本技术领域技术人员可以理解,本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地,具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地,现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
以上仅是本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种压力表,包括第一压力传感器和工作压力接口,其特征在于,还包括第二压力传感器和快速校准压力接口;
第一压力传感器和第二压力传感器均包括第一感压面和第二感压面,压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生压力信号;
第一压力传感器的第一感压面以及第二压力传感器的第一感压面均和工作压力接口相连通,第一传感器的第二感压面和快速校准压力接口相连通,第二传感器的第二感压面和大气相连通;
测量模式下,工作压力接口和被测压力源相连通,快速校准压力接口和大气相连通,第一压力传感器和第二压力传感器分别测量被测压力并产生压力信号;
快速校准模式下,工作压力接口和被测压力源相连通,快速校准压力接口和校准压力源相连通,第一压力传感器测量被测压力源和校准压力源的相对压力并产生压力信号,第二压力传感器测量被测压力并产生压力信号。
2.根据权利要求1所述的压力表,其特征在于,还包括处理模块,用于对压力信号进行处理,处理模块分别和第一压力传感器以及第二压力传感器信号连接。
3.根据权利要求2所述的压力表,其特征在于,还包括通讯模块,通讯模块和处理模块信号连接,快速校准模式下,通讯模块和外部校准压力源建立数据通道。
4.根据权利要求2所述的压力表,其特征在于,还包括信息输出模块,用于输出处理模块的处理结果,信息输出模块和处理模块信号连接。
5.根据权利要求1所述的压力表,其特征在于,在测量模式和快速校准模式之间切换时,工作压力接口持续和被测压力源相连通。
6.一种压力表,包括压力传感器模块和工作压力接口,其特征在于,还包括快速校准压力接口;
压力传感器包括第一感压面和第二感压面,压力传感器测量其第一感压面和第二感压面的相对压力并产生压力信号;
工作压力接口和压力传感器的第一感压面相连通,快速校准压力接口和压力传感器的第二感压面相连通;
测量模式下,工作压力接口和被测压力源相连通,快速校准压力接口和大气相连通,压力传感器测量被测压力并产生压力信号;
快速校准模式下,工作压力接口和持续稳定的被测压力源相连通,快速校准压力接口和校准压力源相连通,第一压力传感器测量被测压力源和校准压力源的相对压力并产生压力信号。
7.根据权利要求6所述的压力表,其特征在于,还包括处理模块、通讯模块和信息输出模块,处理模块分别和第一压力传感器、第二压力传感器、通讯模块以及信息输出模块信号连接。
8.根据权利要求6所述的压力表,其特征在于,在测量模式和快速校准模式之间切换时,工作压力接口持续和被测压力源相连通。
9.一种压力校准装置,其特征在于,用于对权利要求1-8任一项所述的压力表进行快速校准,包括标准压力模块、测量压力值获取模块和校准信息处理模块,标准压力模块和测量压力值获取模块分别与校准信息处理模块信号连接;
标准压力模块,用于测量校准压力值;
测量压力值获取模块,用于从被校准压力表获取其测量压力值;
校准信息处理模块,被配置为根据校准压力值和测量压力值对被校准压力表进行快速校准。
10.根据权利要求9所述的压力校准装置,其特征在于,还包括内置压力发生模块,内置压力发生模块分别和标准压力模块以及校准信息处理模块信号连接,内置压力发生模块被配置为根据目标压力值以及校准压力值或测量压力值中的一个进行压力发生。
Priority Applications (1)
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CN202121512002.0U CN215639905U (zh) | 2021-07-05 | 2021-07-05 | 压力表及其压力校准装置 |
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