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          1. 傳感項目
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            澤天傳感壓力傳感器檢驗標定系統設計方案

            發布時間:2016-9-4??????發布人:澤天傳感??????點擊:

            任何一種壓力傳感器在裝配完后都必須按設計指標進行全面嚴格的性能鑒定。使用一段時間后(中國計量法規定一般為一年)或經過修理,也必須對主要技術指標進行校準試驗,以便確保傳感器的各項性能指標達到要求。壓力傳感器標定就是利用精度高一級的標準器具對傳感器進行定度的過程,從而確立傳感器輸出量和輸入量之間的對應關系。同時也確定不同使用條件下的誤差關系。為了保證各種被測量量值的一致性和準確性,很多國家都建立了一系列計量器具(包括傳感器)檢定的組織、規程和管理辦法。我國由國家計量局、中國計量科學研究院和部、省、市計量部門以及一些企業的計量站進行制定和實施。國家計量局(89年后由國家技術監督局)制定和發布了力值、長度、壓力、溫度等一系列計量器具規程,并于85年9月公布了“中華人民共和國計量法”。

            高精度數字壓力源

            工程測量中傳感器的標定,應在與其使用條件相似的環境下進行。為獲得高的標定精度,應將傳感器及其配用的電纜(尤其像電容式、壓電式傳感器等)、放大器等測試系統一起標定。根據系統的用途,輸入可以是靜態的也可以是動態的。因此傳感器的標定有靜態和動態標定二種。靜態標定的目的是確定傳感器靜態特性指標,如線性度、靈敏度、滯后和重復性等。動態標定的目的是確定傳感器的動態特性參數,如頻率響應、時間常數、固有頻率和阻尼比等。有時,根據需要也要對橫向靈敏度、溫度響應、環境影響等進行標定。

            1 傳感器靜態特性標定

            傳感器的靜態特性是在靜態標準條件下進行標定的。所謂靜態標準是指沒有加速度、振動、沖擊(除非這些參數本身就是被測物理量)及環境溫度一般為室溫(20±5℃)、相對濕度不大于85%,大氣壓力為101±8kPa的情況。對傳感器進行標定,是根據試驗數據確定傳感器的各項性能指標,實際上也是確定傳感器的測量精度。所以在標定傳感器時,所用的測量儀器的精度至少要比被標定的傳感器的精度高一個等級。這樣,通過標定確定的傳感器的靜態性能指標才是可靠的,所確定的精度才是可信的。對傳感器進行靜態特性標定,首先是創造一個靜態標準條件。其次是選擇與被標定傳感器的精度要求相適應一定等級的標定用的儀器設備。然后才能開始對傳感器進行靜態特性標定。

            標定過程步驟如下:

            1)將傳感器全量程(測量范圍)分成若干等間距點;

            2)根據傳感器量程分點情況,由小到大逐漸一點一點的輸入標準量值,并記錄下與個輸入值相對應的輸出值;

            3)將輸入值由大到小一點一點的減少下來,同時記錄下與各輸入值相對應的輸出值;

            4)按(2)、(3)所述過程,對傳感器進行正、反行程往復循環多次測試,將得到的輸出-輸入測試數據用表格列出或畫成曲線;

            5)對測試數據進行必要的處理,根據處理結果就可以確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復性等靜態特性指標。

            2 傳感器的動態特性標定

            一些傳感器除了靜態特性必須滿足要求外,其動態特性也需要滿足要求。因此在進行靜態校準和標定后還需要進行動態標定,以便確定它們的動態靈敏度、固有頻率和頻響范圍等。傳感器進行動態標定時,需有一標準信號對它激勵,常用的標準信號有二類:一是周期函數,如正弦波等;另一是瞬變函數,如階躍波等。用標準信號激勵后得到傳感器的輸出信號,經分析計算、數據處理、便可決定其頻率特性,即幅頻特性、阻尼和動態靈敏度等。動態標定要解決兩個問題:①要獲得一個令人滿意的周期或階躍的壓力源;②要可靠地確定上述壓力源所產生的真實的壓力-時間關系。

            動態壓力源的分類如下:

            1)穩態周期性壓力源  活塞與缸筒;凸輪控制噴嘴;聲諧振器;驗音盤等。

            2)非穩態壓力源  快速卸荷閥;脈沖膜片;閉式爆炸器;激波管等。

            2.1 穩態標定法

            常見的活塞和缸筒裝置就是一種簡單的穩態周期性校準壓力源。如果活塞行程固定不變,壓力振幅可通過調整缸筒體積來改變,它可以獲得70kg/cm2的峰值壓力,而頻率可達到100Hz。上述常用的穩態標定法只提供了可變的壓力源,它們本身沒有提供確定數值或時間特性的方法。但這些方特別適用于將未知特性的傳感器與已知特性的傳感器進行比較。

            2.2 非穩態標定法

            采用穩態周期性壓力源來確定壓力傳感器的動態特性時,往往受到所能產生的振幅和頻率的限制。高的振幅和穩態頻率很難同時獲得。為此,在較高振幅范圍內,為了確定壓力傳感器的高頻響應特性,必須借助于階躍函數理論??刹捎酶鞣N方法來產生所需要的脈沖。最簡單的一種方法是在液壓源與傳感器之間適用一個快速卸荷閥,從0上升到90%FS的時間為10ms。采用脈沖膜片也可獲得階躍壓力。用薄塑料膜片或塑料薄板把兩個空腔隔開,由撞針或尖刀使膜片產生機械損壞。由此發現,降壓而不是升壓,可以產生一個更接近理想的階躍函數。降壓時間約為0.25ms。還有一種階躍函數壓力源是閉式爆炸器。在該爆炸器中,它的壓力發生躍變,例如烈性硝甘炸藥雷管發生爆炸。通過有效體積來控制峰值壓力??梢缘玫皆?.3ms內的壓力階躍高達54kg/cm2。激波管的結構十分簡單,它是一根兩端封閉的長管,用膜片分成兩個獨立空腔。它能產生非常接近的瞬態“標準”壓力,具有壓力幅度范圍寬、頻率范圍廣、便于分析研究和數據處理等特點,因而是目前壓力傳感器動態標定的最常用方法。

            3 幾種常用的壓力傳感器標定檢驗系統

            3.1 全自動壓力計智能標定系統

            全自動壓力計智能標定系統是上海某單位生產的設備,它的關鍵技術是砝碼搬運子系統。它通過計算機控制伺服電機旋轉,驅動砝碼上下移動,完成砝碼的加卸工作,從而實現了砝碼搬運過程的自動化。系統主要組成部分包括砝碼搬運、壓力生成系統、控制臺、恒溫箱、工業控制計算機及數據采集控制、激光打印機和供電系統等。標定參數通過計算機軟件人機界面設定后,由標定軟件自動完成標定工作。標定全部數據經計算機處理后由打印機輸出。

            主要技術指標  壓力精度等級:0.02級;壓力測量范圍:1-60MPa,步長1MPa;砝碼預置時間:≤10s/6MPa;通訊端口:10個(其中4個同時提供壓力計電源);可同時標定1-4支壓力計;提供標準直流電源:0-24V DC,100mA(四組可調)。

            3.2 全自動壓力計檢定裝置

            全自動壓力計檢定裝置湖北某單位生產的設備,是由全自動活塞壓力計、全自動恒溫裝置、造壓系統及控制部分組成。該儀器可滿足現有各類壓力測試儀的手動、半自動和全自動標定;同時可適用于壓力傳感器的標定??蓪崿F預壓、加壓、恒壓、減壓、卸壓歸零、循環工作等全過程自動化;通過計算機實時數據采集、處理和控制,完成對壓力、溫度的自動調節。恒溫裝置有油浴、空氣浴等多種規格可供選擇。

            3.3 全自動壓力檢定系統

            全自動壓力檢定系統是杭州某單位生產的設備,它可以作為企業計量室的全自動壓力檢定/標定裝置(企業的壓力標準裝置)使用。它由單通道或雙通道的全自動壓力校驗臺和校驗軟件構成。本裝置由變速電機驅動傳動機構帶動活塞泵,壓縮水或變壓器油或空氣產生壓力,不需要高壓氣瓶。只能穩壓器控制變速電機進行穩壓,智能控制器控制變速電機進行加壓或卸壓操作。本裝置內置多個量程的進口壓力傳感器,量程壓縮比可達到8-10倍,在全量程范圍內都可以達到0.1或0.05級;也可以采用內置標準或外接標準,精度可達0.025級。本裝置完全按中國的壓力檢定規程進行設計,上行程時,從下到上向檢定點逼近;下行程時,從上到下向檢定點逼近。在校量程點的回程時,先把壓力升高量程的1%,再從上向下逼近。本裝置設置了過壓保護,當壓力超過所選量程的110%時,報警并閉鎖升壓,保護標準表和被校準表的安全。

            主要技術特點 真正的全自動壓力校驗加壓泵,只要一按啟動鍵就能自動完成加壓、穩壓、數據記錄、誤差分析等所有工作;國內唯一不采用高壓氣瓶就能提供高壓穩定壓力源的全自動加壓泵;內置壓力傳感器,精度達0.1級;采用1臺雙通道APSL校驗臺,1個檢定員日檢定儀表50臺成為現實;手動設置壓力定值,自動加壓。手動選擇量程,自動根據所選量程的校驗點進行上行程和下行程的自動加壓??梢灶A制10種壓力量程的校驗點,實現全自動校驗。具有完整保護功能,過壓(如果超過量程的110%則會發出報警)、泄漏、傳感器故障等報警。本文源自澤天傳感,版權所有轉載請保留!

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