KR20000007668A - 압전형 압력센서의 동압력교정장치 및 교정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전형 압력센서의 동압력 교정장치 및 교정방법에 관한 것으로, 절대교정 방법과 비교교정 방법을 이용한 자동 혼합 교정방법과 새로운 오차보정 알고리즘을 교정 시스템에 적용함으로써 시스템의 성능과 정확도를 향상시킨 것이다.

Description

압전형 압력센서의 동압력교정장치 및 교정방법

본 발명은 압전형 압력센서의 동압력 교정장치에 관한 것이다.

압전형 압력센서(piezoelectric pressure transducer)란 각종 무기체계의 성능 시험에서 발생되는 폭음을 계측하기 위해 사용되고 있으며 압력의 크기에 따라 저압력 센서 또는 고압력 센서등으로 구분될 수 있다. 본 발명은 주로 압력범위가 0.3psi 에서 500psi 사이인 저압력을 계측하는 압전형 저압력 센서에 관한 것이나 고압력 센서에도 응용가능하다. 압전형 압력센서는 압력에 비례하는 전기적인 신호를 발생시켜 주는 감지부가 압전소자(piezoelectric element)로 구성되어 있어서, 외부 충격에 약하기 때문에 사용빈도, 시험 조건에 따라 물리적인 특성이 변할 수 있다. 따라서 계측 전후에 압력센서의 교정은 반드시 필요하다. 더욱이, 교정 데이터는 계측 데이터에 가장 큰 영향을 미치기 때문에 교정의 중요성이 날로 증대되어 가고 있는 반면, 압전형 저압력 센서를 교정할 수 있는 교정 시스템 및 교정기법이 확보되지 않아 센서의 이상 유무(有無)를 확인하는 교정밖에는 이루어지지 않았다.

이와같은 압전형 압력센서 교정 시스템의 필요에 따라 이에대한 지속적인 연구가 이루어져 왔는데, 압전형 압력센서는 시간에 일정한 값을 갖는 정압력(static pressure)에는 동작하지 않으며, 오직 빠른 상승과 하강 특성을 지닌 동압력에만 반응하는 특성을 가지고 있기 때문에 동압력 교정(dynamic pressure calibration)을 이용하게 되었다.

그러나, 종래의 동압력 교정기는 표준소급을 받는 기준 압력센서를 표준압력원으로 이용하는 비교교정 방법을 사용하고, 제어밸브의 수동조작으로 인해 교정오차 요인들이 많아 교정 정확도(1% 이상)가 떨어지고, 통상적으로 센서 하나당 7시간이상의 교정시간이 요구되므로 교정시간이 매우 긴 단점을 가지고 있다.

본발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 절대교정 방법과 비교교정 방법을 이용한 자동 혼합 교정방법을 창안하여 자동화된 동압력 교정기를 개발하므로써 종래의 수동조작에서 발생되는 밸브쇄기 및 압력누설로 인한 교정오차 요인들을 제거하여 교정정확도를 높였으며, 1개 센서교정시 교정시간을 10분내외로 단축시켜 교정효율을 획기적으로 향상시키고 시스템의 성능과 정확도를 향상시키고자 한 것이다.

도 1은 본발명에 의한 압전형 압력센서의 동압력교정장치의 전체 구성도.

도 2는 본발명에 의한 동압력교정장치의 시각화된 사용자 인터페이스 초기화면과 동압력 교정신호도.

도 3은 본발명에 의한 동압력교정장치중 압전형 저압력센서 교정수단의 구성도.

도 4는 도 3의 압전형 압력센서 교정수단의 기능별 동작순서도.

도 5는 본발명에 의한 동압력교정장치중 신호획득부의 구성을 나타내는 블록다이어그램.

도 6은 본발명에 의한 동압력교정장치중 제어인터페이스의 회로도.

도 7은 본발명에 의한 동압력교정장치중 풋 스위치의 회로도.

도 8a는 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 프로그램의 전체 흐름도.

도 8b는 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 프로그램 중 초기변수 설정 및 하드웨어를 교정하는 초기화 단계의 흐름도.

도 8c는 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 프로그램 중 기준센서를 교정하는 제 1 교정단계의 흐름도.

도 8d는 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 프로그램 중 기준센서를 교정하는 제 2 교정단계의 흐름도.

도 9는 본발명에 의한 동압력교정장치중 자동 압력제어기의 작동흐름도.

도 10은 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 프로그램중 오차보정 파일 구축을 위한 교정단계의 흐름도.

도 11은 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 방법의 교정 알고리즘 블록선도.

도 12는 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 방법의 오차보정 알고리즘 블록선도.

도 13은 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 방법의 교정 및 오차보정 알고리즘으로 작성된 오차보정표.

도 14는 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 방법에 따라 교정된 압전형 저압력센서의 교정성적서.

도 15는 도 14의 교정성적서의 감도(mV/psi) 분포도를 도시한 그래프.

본발명은 압전형 압력센서의 동압력 교정장치에 관한 것으로, 구체적으로는, 시스템의 필요에 따라 표준동압력(standard dynamic pressure)을 표준압력으로 사용하고 절대 교정방법과 비교 교정방법을 이용한 자동 혼합 교정방법을 통해 저압력 센서를 교정하는 것이다.

절대교정 방법이란 단위면적당 작용하는 힘으로 정의되는 압력원기인 분동식 압력계를 표준압력원으로 사용하는 교정방법이고, 비교교정 방법이란 표준소급을 받은 기준 압력센서를 표준압력원으로 사용하는 교정방법이다. 본 발명에서는 절대교정 방법과 비교교정 방법을 혼합하여 비교교정 방법에서 사용하는 기준 압력센서를 분동식 압력계를 사용하여 교정기내에서 직접 교정한 후 교정 결과값인 구간별 압력오프셋(분동식 압력계의 표준압력-기준압력센서의 압력)을 파일에 저장한 후 피교정센서 교정시 보정해주므로써 기준 압력센서 정확도를 높이고 시스템의 자동화를 달성하였다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본발명에 따른 압전형 압력센서의 동압력 교정장치의 전체 구성도로써 압력센서 교정수단(10), 인터페이스카드(20), 제어수단(30), 범용 인터페이스 버스(General Purpose Interface Bus, 40), 신호획득수단(50) 및 전압교정수단(60)으로 구성되어 있다. 각 구성부에 대한 구체적인 설명은 도 3 내지 도 7을 참고하여 하기에서 설명한다.

도 2는 컴퓨터 화면상에서 시스템을 제어하고, 시스템 상태표시 및 모든 교정과정을 동시에 볼 수 있도록 설계한 시각화된 사용자 인터페이스 초기화면이며, 교정시 획득된 동압력 교정신호를 포함하고 있다.

도 3은 본발명에 의한 압력센서 교정수단(10)의 구성도이다. 본발명에 의한 저압력센서 교정수단은 압전형 압력센서뿐만 아니라 게이지형 저압력센서에도 이용될 수 있으며, 압력 공급원(예를들면, 질소탱크 101), 압력 조절 장치(예를 들면, 제어밸브 A, B, C, D등 102), 필터(103), 압력지시용 압력계(104), 교정용 표준압력을 발생하는 표준압력 발생 장치(primary pressure standard 105), 미세압력 조절기(pressure volume regulator 106), 압력부피의 변화를 최소화시켜주는 부피 탱크(volume tank 107), 솔레노이드 밸브들(108), 피교정용 센서가 장착된 센서 어댑터(109), 압력 지시계가 장착된 제 1기준 센서(110), 압력 지시계가 장착된 제 2기준 센서(111), 풋 스위치(112)로 구성되어 있다.

본발명에 의한 압력센서 교정수단(10)의 작동원리를 설명하면, 압력센서 교정수단(10)에서는 제 1 교정 단계 및 제 2 교정단계로 나누어져 동압력의 교정이 이루어진다. 제 1 교정단계에서는 표준압력 발생 장치(105)를 사용하여 자동교정시 압력기준기로 사용하는 기준압력센서(110, 111)들을 교정하여 이때 획득한 압력구간별 오프셋(offset) 값을 파일에 저장한다. 이 파일을 오프셋 보정파일이라고 한다. 제 2 교정단계에서는 컴퓨터로 벨브들을 제어하여 원하는 교정압력을 만들어내며 최적의 조건이 되었을 때 피교정센서에 압력을 인가하고 동시에 센서로부터 발생된 신호를 받아 처리한다. 교정데이터를 처리하는 과정에서 제 1 교정단계에서 저장한 오프셋 보정파일을 읽은 후 교정압력 구간별로 보정해 줌으로써 교정오차를 제거한다.

도 4는 교정수단의 기능별 동작순서를 시간영역에 대해 나타낸 것으로, 동작절차는 제 1 교정단계 및 제 2 교정단계로 구분되어 있다. 제 1 교정단계에서는 표준압력 발생장치(105)로부터 표준압력을 발생시키기 위해 표준분동을 피스톤 위에 장착한 후 압력을 인가하여 표준압력을 발생시켜 제 2 교정단계에서 사용할 기준센서를 교정하고, 이 과정에서 존재하는 오프셋값을 구해 파일로 저장하는 일련의 과정을 나타내고 있다. 초기 상태에서 밸브 A, C, D는 닫히고, 밸브 B만 열리며, 표준 압력이 기준센서에 인가될 때 풋스위치를 트리거신호로 사용하여 센서출력 값을 읽어들여 데이터를 처리한다.

제 2 교정단계에서는 피교정센서를 자동교정하는 모우드로써 뒤에서 언급된 자동압력 제어기와 오차보정 알고리즘을 사용하여 시스템을 동작시킨다. 초기상태에서 교정변수인 교정범위, 교정구간, 교정횟수, 센서모델 및 교정자 이름 등이 입력되면 제어밸브는 설정된 교정압력에 도달할 때까지 자동제어 된다. 이때 압력값에 따라 밸브의 온/오프(On/Off) 시간이 다르게 설정된다. 교정 압력값에 도달하면 압력파동을 제거하기 위해 안정시간을 준 후 압력인가와 동시에 데이터를 읽어들이며, 데이터 처리중에 각 구간별 오차보정을 한다.

교정용 표준압력을 얻기 위해 분동식 압력계와 동일 원리의 압력 발생장치를 이용하였으며 이들에 대한 관계식은 다음과 같다.

(식중에서, W는 분동의 무게, M은 분동 질량의 합, g는 중력 가속도, P_a는 공기 밀도 및 P_M는 분동의 밀도를 나타낸다.)

도 5는 신호획득수단(50)의 구성을 나타내는 블록다이어그램으로서 압전형 피교정센서(501), 게이지형 기준 압력 센서(502), 신호 전처리부(503), 압력 지시계(504), 데이터 획득보드(505) 및 디지탈 오실로스코프(506)로 구성된다.

신호획득수단(50)의 각 구성요소를 동작순서별로 살펴보면 제어수단에 의한 압력제어가 요구조건을 만족하면 발생된 교정압력은 피교정센서(501)와 기준센서(502)에 동시에 인가되는데 이때, 센서에는 인가한 압력에 비례하는 전기 신호가 발생하며 이신호는 신호처리부에서 적당히 증폭된 후 데이터 획득보드(505)에서 아날로그/디지탈(A/D) 변환되어 제어수단(30)으로 보내져 처리된다. 디지탈 오실로스코프(506)는 범용 인터페이스 버스(40)를 통해 제어기(30)에 데이터를 보낸다.

도 6은 본발명에 의한 동압력 교정 장치중 인터페이스 카드(20)의 회로도이고 도 7은 본발명에 의한 동압력 교정 장치중 풋스위치의 회로도이다. 인터페이스 카드는 교정수단(10)과 제어수단(30)간을 중계하는 역할을 담당하는데, 도 6은 제어수단으로부터 교정수단의 밸브들을 제어하기 위한 제어기 출력부의 회로도이고, 도 7은 본발명에 의한 동압력 교정 장치중 교정수단에서 제어수단에 어떠한 상황을 통보하여 제어수단으로 하여금 제어하도록 하는 제어수단의 입력부의 회로도이다.

도 8a는 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 방법을 실행하기 위한 프로그램의 전체 흐름도이다.

동압력 교정시스템의 전체적인 프로그램 구성은 동작 기능에 따라 시스템의 초기변수 설정 및 하드웨어를 교정하는 초기화 단계(S1), 기준센서를 교정하는 제 1 교정단계(S2) 및 피교정센서를 교정하는 제 2 교정단계(S3)로 나누어 지며 각 단계는 도 8b 내지 도 8d에 나타나 있다.

각 단계에 대하여 구체적으로 설명하면, 초기화 단계(S1)은 도 8b에 나타나 있는 바와 같이, 제어 밸브들의 초기상태 지정, 교정자 이름, 교정 날짜 및 시간, 피교정센서 모델 및 일련번호, 초기화면 제어 및 표시 아이콘 초기화등 교정시스템의 초기화면에서 센서교정에서 요구되는 초기변수들에 대한 초기값을 설정해 주는 변수초기화단계(S11), 초기변수들의 초기값 설정이 끝나면, 기준전압 교정기의 초기값을 설정하고, 신호획득 장치(데이터 획득 보드 및 디지탈 오실로스코프)의 입력채널 및 이득을 설정하여 교정하며, 교정결과를 파일로 저장하는 하드웨어 교정단계(S12)로 이루어진다. 센서 교정시 이 파일은 읽어 들어져서, 획득장치에 존재한 오프셋값을 제거하기 위해 사용된다. 초기화 단계(S1)이후에는 모드를 선택하여 제 1 교정단계(S2)와 제 2 교정단계(S3)로 진행한다.

도 8c에 나타난 바와 같이, 제 1 교정단계(S2)는 표준압력 발생 장치(105)인 분동식 압력계를 사용하여 기준센서(110, 111)를 교정하는 단계이다. 종래의 분동식 압력계는 정확도는 높지만 운용하기가 어렵고 수동으로만 동작되도록 설계되어 있기 때문에, 컴퓨터를 이용한 교정시스템의 자동화를 구현하기 위해서는 종래의 교정 방식인 분동식 압력계를 사용할 수 없다. 본발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 기준센서를 사용하여 완전 자동제어 교정이 되도록 설계하였다. 센서교정 전에, 압력을 정의하는 표준기로 사용하고 있는 분동식 압력계를 사용하여 기준센서를 교정한 후 그 교정결과를 오차보정 알고리즘에서 사용할 수 있도록 파일로 저장한다.

제 1 교정단계(S2)는 구체적으로 교정범위, 교정구간, 교정횟수 등의 초기변수를 입력하고(S21), 피스톤에 표준분동(weight set)을 장착하여 교정압력을 결정하고(S22), 현재의 압력이 결정된 표준압력의 ±5% 범위내인지 확인하여(S23), 범위내가 아니면 S22단계로부터 순차적으로 반복하고, 범위내이면 자동 압력제어기에 의해 1차 압력을 조절하고(S24), 수동 압력조절에 의해 2차 교정 압력을 조절하며(S25), 일정시간동안(예를 들면 5초간) 표준분동을 플로팅(floating)하였는지를 확인하고(S26), 플로팅되지 않았으면 S25단계로부터 순차적으로 반복하고, 플로팅되었으면 풋스위치를 푸쉬(push)하였는지를 판단하여(S27) 푸쉬하지 않았으면 S25단계로부터 순차적으로 반복하고, 푸쉬하였으면 기준센서의 압력값을 읽은 후 표준압력과 비교하고(S28), 현재 압력이 최대압력보다 큰지를 판단하여(S29), 크지 않으면 S22단계로부터 다시 순차적으로 반복하고 큰 경우에는 오프셋값(표준 압력 - 기준 압력)을 파일로 저장하는 단계(S210)로 진행하여 종료된다. 여기서, 최대압력이란 교정압력범위의 상한 압력값을 표시한다.

도 8d에 나타난 바와 같이, 제 2 교정단계(S3)는 피교정센서를 자동 교정하는 단계로서, 교정기를 자동 제어하여 교정압력을 만든 후, 피교정센서에 교정 압력을 인가하고 피교정 센서로부터 압력에 비례하는 전기신호를 컴퓨터에서 자동 획득하여 처리한 후 교정성적서를 출력한다. 교정데이타 처리시, 교정전에 작성된 하드웨어 교정파일과 기준센서의 오프셋 보정파일을 읽어와 교정데이타에 보정해 주므로써 교정오차를 제거한다.

제 2 교정단계(S3)는 구체적으로 교정범위, 교정구간, 교정횟수 등의 초기변수를 입력하고(S31), 자동 압력제어기에 의해 교정 압력을 조절하고(S32), 현재의 압력을 모니터하기 위해 기준 센서의 압력값을 읽어(S33), 현재의 압력이 결정된 표준압력의 ±5% 범위내인지 확인하여(S34), 범위내가 아니면 S32단계로부터 순차적으로 반복하고, 범위내이면 기준압력과 측정압력을 얻고(S35), 현재의 압력이 최대 압력보다 큰지를 판단하여(S36) 크지 않으면 S32단계로부터 다시 순차적으로 반복하고 큰 경우에는 자동 압력제어기로 교정식에 의해 데이터를 처리하고(S37) 교정성적서를 출력하는 단계(S38)로 진행하여 종료한다. 상기 자동 압력제어기에 의해 교정 압력을 조절하는 단계는(S32) 도 3에 나타난 밸브들을 조절하여 이루어지는 데 예를 들면, 밸브A를 이용하여 압력을 증가시키고 밸브C 및 D를 이용하여 압력을 감소시킬 수 있다.

도 9는 자동 압력 제어기(30)의 작동흐름도이며, 동작원리는 다음과 같다. 피교정 센서에 인가될 압력값에 따라 솔레노이드 동작시간(action time)을 결정하고, 입력된 입력 값의 ±5% 범위안에 들어오도록 솔레노이드 밸브들을 제어한다. 이때 압력을 증가시키기 위해 밸브(A)를 열고 밸브(C, D)는 닫으며, 압력을 감소시키기 위해 밸브(C, D)를 열고 밸브(A)를 닫는다. 압력파동을 제거하기 위한 안정시간(예를들어 약 10초)을 준 후 기준센서로부터 전압을 읽고 이를 압력으로 전환한 후, 이값이 교정압력값의 ±5% 안에 만족하면 밸브의 제어를 종료한다.

도 10은 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 프로그램중 오차보정 파일 구축을 위한 교정단계의 흐름도이다. 밸브쇄기에 의한 압력변화, 압력누설, 신호획득 장치의 비직선성에 의해서 교정시스템의 교정오차가 발생하는데 도 10은 이와같은 교정오차를 제거하기 위해서 설계된 오차보정 알고리즘을 나타내는 것이다. 오차보정 파일 구축을 위한 교정센서 교정단계는 교정기의 밸브쇄기의 압력변화와 압력누설에 의해 발생하는 압력오프셋을 표준압력 발생 장치인 분동식 압력계와 기준센서를 비교하므로써 압력 구간별로 얻으며, 이 값들을 오차보정 파일에 저장한다. 이를 동작순서에 따라 설명하면, 교정압력값(초기압력에 구간압력을 더한 값)에 해당하는 표준분동을 피스톤위에 올려놓고, 풋 스위치를 사용해 제어기에 트리거신호를 보내면, 자동 압력제어기를 사용하여 1차압력을 교정압력의 ±5% 안에서 조절한다. 2차 압력 조절은 제어 압력 조절기(control volume regulator)를 사용하여 수동으로 행한다. 이때 분동이 일정시간(예를들어, 5초간) 플롯팅(Floating) 상태를 유지하면 풋 스위치를 사용하여 표준 압력을 기준센서에 인가하여 압력오프셋 값을 구해 파일에 저장한다. 이 값이 최대 압력값이면 저장하고, 최대 압력값이 아닐경우에는 다시 처음부터 반복한다.

도 11은 본발명에 의한 동압력교정장치의 자동교정 프로그램중 교정 알고리즘을 나타내는 것으로, 교정전에 행하는 작업으로 신호획득 장비의 오프셋을 구해 교정 파일에 저장하며, 동작 순서는 다음과 같다. 신호획득수단의 교정채널과 교정범위를 선택한 후 기준전압 교정기로부터 기준전압을 교정하려는 각 입력단자에 인가한 후 기준전압과 계측된 값의 차인 오프셋전압을 계산하여 파일에 저장하는 것으로 이루어진다. 교정 알고리즘은 교정시스템중에서 압력센서로부터 신호를 획득하여 A/D변환하는 신호획득장치를 전압교정기를 사용하여 1차 교정한 결과값을 가지고 센서 교정시 교정데이터에 그 결과값을 보정하여 준다. 이 알고리즘을 교정프로그램에 적용함으로써 신호획득 장치의 비직선성 및 입력 오프셋에 의한 오차를 제거하였다.

도 12는 오차보정 알고리즘의 블록선도로서, 센서교정전에 얻은 오차보정 파일과 교정압력파일을 읽어온 후 센서교정시 교정데이타를 처리하면서 동시에 해당하는 교정압력값의 오프셋들을 보정하므로써 교정오차를 제거한다.

동압력센서 교정시스템에 존재하는 교정오차를 제거하므로써 교정 정확도를 높이기 위하여 상술한 바와 같은 교정 및 오차보정 알고리즘을 고안하여 시스템에 적용하였다.

도 13은 교정 알고리즘과 오차보정 알고리즘을 교정 시스템에 적용하여 제 1 교정단계에서 작성한 오차보정표이다.

교정 및 오차보정 알고리즘을 교정 시스템에 적용한 결과, 초기 개발단계에서 교정오차를 발생시켰던 밸브쇄기의 압력변화로 인한 오차 요인을 완전히 제거하였고, 제어밸브의 미세한 압력 누출(pressure leakage)로 인한 교정오차를 컴퓨터에서 기준센서외 피교정센서를 동시에 읽도록 하므로써 제거하였으며, 전압 기준기를 사용하여 신호획득 장치를 교정한 후 그 결과 값을 교정시 보정값으로 사용하도록 하므로써 신호획득 장치의 신호증폭과 A/D 변환 과정에서 생기는 교정오차를 최소화하는 교정오차 제거 효과들이 있었다.

도 14는 개발된 저압력센서 교정시스템을 이용하여 교정한 교정성적서로서, 센서교정을 수행하기 위해 시험장에서 주로 폭압계측에 사용하는 저압력센서인 PCB 사의 137A12 모델을 이용하였다.

도 15는 도 14의 교정성적서의 압력에 대한 감도(sensitivity) 분포도를 나타낸 그래프이다. 센서 제작회사의 교정성적서는 센서의 전구간에 걸쳐 오직 한 개의 평균감도만을 제시하고 있기 때문에 원하는 교정점(calibration point)에 대한 정확한 감도를 알 수 없다. 개발된 저압력센서 교정기로 여러 구간에 걸쳐 원하는 교정점에 대한 각각의 감도를 구할 수 있다. 감도는 압력값이 다른 교정점에 대하여 상이한 감도값을 나타내고 있기 때문에, 계측시 계측압력값에 가장 가까운 교정점의 감도를 적용해야 한다.

표준편차 수식으로 계산된 동압력 교정기의 불확도는 약 ±0.06% 이다.

교정기 제어시 생길 수 있는 교정오차는 시스템의 자동화와 보정알고리즘을 통해 제거해주므로써 시스템의 불확도에 영향을 미치지 않을 정도로 작은 값이기 때문에 불확도 계산에서 제외시켰다.

본발명의 자동 혼합 교정방법을 이용한 교정방법은, 단위면적당 작용하는 힘의 크기로 정의되는 압력원기인 분동식 압력 발생장치를 사용하는 절대교정 방법을 사용하여 교정기의 정확도를 향상시켰으며, 동시에 압력을 전기량으로 변환할 수 있는 기준센서를 사용하는 비교교정방법을 사용함으로써 수동으로 동작되는 교정의 전과정을 자동화시켰고, 자동화로 인한 교정시간 단축 및 개인오차 제거로 인한 교정신뢰도를 증대시켰다. 또한, 오차보정 알고리즘을 이용하여 교정기에 존재하는 여러종류의 교정오차를 교정전에 구한후 교정시 보정해주므로써 교정오차를 최소화시켜 시스템의 정확도를 높였다.

Claims (8)

1. 저압력센서 교정수단(10), 인터페이스카드(20), 제어수단(30), 범용 인터페이스 부스(General Purpose Interface Bus, 40), 신호획득수단(50) 및 전압교정수단(60)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전형 압력센서의 동압력 교정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 저압력센서 교정수단이, 압력 공급원, 압력 조절 장치, 필터, 압력지시용 압력계, 교정용 표준압력을 발생하는 표준압력 발생 장치, 미세압력 조절기, 압력부피의 변화를 최소화시켜주는 부피 탱크, 솔레노이드 밸브들, 피교정용 센서가 장착된 센서 어댑터, 제 1기준 센서, 제 2기준 센서, 풋 스위치로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전형 압력센서의 동압력 교정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 신호획득수단이 압전형 피교정센서, 게이지형 기준 압력 센서, 신호 전처리부, 압력 지시계, 데이터 획득보드 및 디지탈 오실로스코프로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전형 압력센서의 동압력 교정장치.
4. 센서교정에서 변수들을 초기화하고 하드웨어를 교정하는 초기화단계(S1); 표준압력을 발생시켜 기준압력센서를 교정하는 제 1 교정단계(S2); 표준동압력을 피교정센서에 인가하고 동시에 센서로부터 발생된 신호를 받아 처리하는 제 2 교정단계(S2)로 이루어지며 절대교정 방법과 비교교정 방법을 동시에 이용하여 압전형 압력센서의 동압력을 교정하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 제 1 교정단계(S2)가 교정범위, 교정구간, 교정횟수 등의 초기변수를 입력하는 단계(S21), 피스톤에 표준분동을 장착하여 교정압력을 결정하는 단계(S22), 현재의 압력이 결정된 표준압력의 ±5% 범위내인지 확인하는 단계(S23), 범위내가 아니면 S22단계로부터 순차적으로 반복하고, 범위내이면 자동 압력제어기에 의해 1차 압력을 조절하는 단계(S24), 수동 압력조절에 의해 2차 교정 압력을 조절하는 단계(S25), 표준분동을 플로팅(floating)하였는지를 확인하는 단계(S26), 플로팅되지 않았으면 S25단계로부터 순차적으로 반복하고, 플로팅되었으면 풋스위치를 푸쉬(push)하였는지를 판단하는 단계(S27), 푸쉬하지 않았으면 S25단계로부터 순차적으로 반복하고, 푸쉬하였으면 기준센서의 압력값을 읽은 후 표준압력과 비교하는 단계(S28), 현재 압력이 최대압력보다 큰지를 판단하는 단계(S29), 크지 않으면 S22단계로부터 다시 순차적으로 반복하고 큰 경우에는 오프셋값(표준 압력 - 기준 압력)을 파일로 저장하는 단계(S210)로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전형 압력센서의 동압력을 교정하는 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 제 2 교정단계(S3)가, 교정범위, 교정구간, 교정횟수 등의 초기변수를 입력하는 단계(S31), 자동 압력제어기에 의해 교정 압력을 조절하는 단계(S32), 현재의 압력을 모니터하기 위해 기준 센서의 압력값을 읽는 단계(S33), 현재의 압력이 결정된 표준압력의 ±5% 범위내인지 확인하는 단계(S34), 범위내가 아니면 S32단계로부터 순차적으로 반복하고, 범위내이면 기준압력과 측정압력을 얻는 단계(S35), 현재의 압력이 최대 압력보다 큰지를 판단하는 단계(S36), 크지 않으면 S32단계로부터 다시 순차적으로 반복하고 큰 경우에는 자동 압력제어기로 교정식에 의해 데이터를 처리하는 단계(S34), 교정성적서를 출력하는 단계(S35)로 구성되는 것을 특징으로 하는 압전형 압력센서의 동압력을 교정하는 방법.
7. 제 4 항에 있어서, 압력센서로부터 신호를 획득하여 A/D변환하는 신호획득장치를 전압교정기를 사용하여 1차 교정한 결과값을 가지고 센서 교정시 교정데이터에 그 결과값을 보정하여 주는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압전형 압력센서의 동압력을 교정하는 방법.
8. 제 4 항에 있어서, 센서교정전에 얻은 오차보정 파일과 교정압력파일을 읽어온 후 센서교정시 교정데이타를 처리하면서 동시에 해당하는 교정압력값의 오프셋들을 보정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 압전형 압력센서의 동압력을 교정하는 방법.