專利名稱：一種提高小壓力測量準(zhǔn)確度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力傳感器校準(zhǔn)及測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是在使用大量程壓力傳感器測
量小壓力的情況下提高測量準(zhǔn)確度的方法。
背景技術(shù)：
在日常生活和各種工業(yè)生產(chǎn)中測量外界壓力主要使用壓力傳感器。測量外界壓力
必須知道待測壓力的最大值，并根據(jù)待測壓力最大值來選擇傳感器量程，技術(shù)上規(guī)定壓力 傳感器所能測量壓力的上下限的差值稱為傳感器量程。用一個大量程的傳感器來測量一
個相對小的外界壓力時測量誤差比較大，例如一個量程是100KPa的壓力傳感器測量3KPa 的壓力時就要比其測量10KPa的壓力時誤差大，如果用100KPa的壓力傳感器測量lKPa或 0. 5KPa誤差就會更大?，F(xiàn)在的校準(zhǔn)技術(shù)可以對壓力傳感器進行校準(zhǔn)從而可以提高傳感器全 量程的測量準(zhǔn)確度。例如，申請?zhí)枮?00710302538. 8的中國專利公開了名為"一種用于帶 有標(biāo)定表的測試系統(tǒng)的壓力傳感器標(biāo)定方法"的發(fā)明專利，該方法采用高精度的壓力標(biāo)準(zhǔn) 裝置與測控系統(tǒng)的每個壓力傳感器相對比，判斷其誤差是否在允許的范圍之內(nèi)，修改和完 善標(biāo)定表，準(zhǔn)確找出電信號與壓力之間的一一對應(yīng)關(guān)系，將其對應(yīng)關(guān)系輸入到電腦。進行壓 力測量時，電腦接收到傳感器的電信號后，對照標(biāo)定表轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的壓力值，從而獲得真 實、準(zhǔn)確的壓力值。該方法可以在全量程范圍內(nèi)提高壓力值的準(zhǔn)確度，但是在測量小壓力值 時仍然存在誤差大的情況，尤其是對于采用較大量程的壓力傳感器測量相對較小的壓力時 誤差大的問題無法解決。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)采用大量程壓力傳感器測量小壓力時誤差大的不足，本發(fā)明提 供了一種提高小壓力測量準(zhǔn)確度的方法，可以提高大量程壓力傳感器測量小壓力的準(zhǔn)確 度，方法簡單、實用，成本低廉。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在壓力傳感器量程內(nèi)選擇N個校準(zhǔn) 點，增加在小壓力段校準(zhǔn)點的比例，將N個壓力校準(zhǔn)輸出分別除以相對應(yīng)的N個壓力傳感器 的壓力輸出得到N個修正系數(shù)C修En，在測量外界壓力時，根據(jù)輸入傳感器壓力值利用修正 系數(shù)進行修正，從而得出修正后的壓力值。
具體包括下述步驟 步驟一 在壓力傳感器量程范圍內(nèi)選擇N個壓力點。N是大于等于20的任意自然 數(shù)， 一般情況下選取的N越大準(zhǔn)確度越高，為了兼顧測量準(zhǔn)確度和修正成本，取N為20 壓 力傳感器量程/壓力傳感器最小分辨率。所述N個點的劃分遵循以下規(guī)則在量程的0 4% 范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點的40X，在量程的4X 15X范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點的30X，在量程 的15X 30X范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點的20X，在量程的30X 100X范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點 的10%。 步驟二 調(diào)節(jié)壓力校準(zhǔn)儀，輸出N個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n，n = 1、2…N，通過氣路施加到壓力傳感器，使壓力傳感器輸出N個測量壓力P傳感器n，將測量壓力P傳感器n輸入計算機，同時 也把壓力校準(zhǔn)儀輸出的N個校準(zhǔn)氣壓PS |n輸入到計算機。 步驟三將N個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n分別除以相對應(yīng)的N個測量壓力P傳感器n，得到N個 修正系數(shù)C修正n，即C修正n = P校準(zhǔn)n/P傳感器n，并將各個修正系數(shù)存入修正系數(shù)存儲庫中。 步驟四實際測量時，測得M個實測壓力值PSttM， M是任意自然數(shù)，M小于等于N，
到修正系數(shù)存儲庫中逐個檢索P測量m = P傳感器n時所對應(yīng)的修正系數(shù)C修正n，m = 1、2…M。
步驟五將各個實測壓力值PSWm分別乘以對應(yīng)的修正系數(shù)Cten，得到一組M個
經(jīng)修正后的壓力值P修Em，即P 修正m = P測量m承C修正n。 本發(fā)明的有益效果是針對現(xiàn)有技術(shù)采用大量程壓力傳感器測量小壓力時誤差大 的不足，在壓力傳感器量程內(nèi)設(shè)置多個校準(zhǔn)點，尤其是增加在小壓力區(qū)間的校準(zhǔn)點個數(shù)。相 比于現(xiàn)有技術(shù)在全量程范圍內(nèi)線性劃分信號與壓力傳感器量程的對應(yīng)關(guān)系進行分割標(biāo)定， 最多可以分割為16個點；在小壓力情況下，在0-20KPa之間只有2個標(biāo)定點，無法保證小壓 力測量準(zhǔn)確度的不足，本發(fā)明在全量程范圍設(shè)置校準(zhǔn)點從20 壓力傳感器量程/壓力傳感 器最小分辨率，例如傳感器量程為0-100KPa，最小分辨率是1Pa，則本發(fā)明可以選擇100000 個校準(zhǔn)點；可以根據(jù)需要做到對最小分辨率各點逐個測量修正，在小壓力情況下，0-20KPa 之間設(shè)置了量程的70%以上的修正系數(shù)，設(shè)置70000個校準(zhǔn)點用來測量修正小壓力的誤 差，由于計算機速度的提高和存儲器價格降低，不必增加修正成本就能提高小壓力測量準(zhǔn) 確度。本發(fā)明經(jīng)過修正系數(shù)逐個進行測量修正，得到最終結(jié)果，減小了測量誤差。本發(fā)明只 用一次所述步驟就能取得壓力傳感器的修正系數(shù)，方法簡單，成本低廉，效率較高。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。


附圖1是本發(fā)明硬件方框原理圖。
附圖2是本發(fā)明步驟流程圖。
具體實施例方式本系統(tǒng)硬件如附圖1所示，包括外界壓力源、壓力校準(zhǔn)儀、壓力傳感器、放大及模
數(shù)轉(zhuǎn)換器、計算機、壓力查詢匹配單元和修正系數(shù)存儲庫。壓力校準(zhǔn)儀通過氣路連接壓力 傳感器，壓力傳感器通過放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換器、計算機、壓力查詢匹配單元連接修正系數(shù)存儲 庫，外界壓力源通過氣路連接壓力傳感器，計算機連接壓力校準(zhǔn)儀，計算機輸出壓力數(shù)據(jù)。
方法實施例1 : 如圖2所示，本發(fā)明包括以下步驟 1、設(shè)置校準(zhǔn)點，壓力傳感器最小分辨率是1Pa，選擇壓力傳感器的量程是100KPa， 在0-100KPa之間設(shè)置10000個點。在量程的0 4%范圍內(nèi)任意設(shè)置4000個點、在量程的 4% 15%范圍內(nèi)任意設(shè)置3000個點，在量程的15% 30%范圍內(nèi)任意設(shè)置2000個點，在量 程的30% 100%范圍內(nèi)任意設(shè)置1000個點。
2、調(diào)節(jié)壓力校準(zhǔn)儀，輸出10000個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)JP
校準(zhǔn)i ， ， P校準(zhǔn)iooocJ ， fflii^C
路施加到壓力傳感器，使壓力傳感器輸出10000個測量壓力P傳感器n(P傳感器p……，P傳感器 測量壓力P傳感器n(P傳感器i，……，P傳感器誦。1輸入計算機，同時也把壓力校準(zhǔn)儀輸出的10000個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n(P校準(zhǔn)" ， P校準(zhǔn)誦J輸出到計算機。
3、將ioooo個校準(zhǔn)氣壓p校準(zhǔn)n(p校準(zhǔn)p ，p校準(zhǔn)誦o1分別除以相對應(yīng)的ioooo個
領(lǐng)lj量壓力P傳感器n(P傳感器i， ，P傳感器1000cJ ，得至U 10000個修正系數(shù)C修正n(C" 。10000}，
即C<ten = Pftg乂Pft^Sn，并將各個修正系數(shù)存入修正系數(shù)存儲庫中。 4、實際測量時，測得300個實測壓力值P測量M化測量p ，P測量3od到修正系數(shù)存
儲庫中逐個檢索P測量m = P傳感器n時所對應(yīng)的300個修正系數(shù)……C3。。}修正系數(shù)。 5、修正將300個實測壓力值P測量M化測量n ，P測量3od分別乘以對應(yīng)的修正系
數(shù)C修正n(Q，……C3。J，得到一組300個經(jīng)修正后的壓力值P修正JP修正p……，P修正，)。
方法實施例2 : 如圖2所示，本發(fā)明包括以下步驟 1、設(shè)置校準(zhǔn)點，壓力傳感器最小分辨率是lPa，選擇壓力傳感器的量程是35KPa， 在0-35KPa之間設(shè)置3500個點。在量程的0 4%范圍內(nèi)任意設(shè)置1400個點、在量程的4% 15%范圍內(nèi)任意設(shè)置1050個點，在量程的15% 30%范圍內(nèi)任意設(shè)置700個點，在量程的 30% 100%范圍內(nèi)任意設(shè)置350個點。 2、調(diào)節(jié)壓力校準(zhǔn)儀，輸出3500個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n(P校準(zhǔn)i， ，P校準(zhǔn)扁h通過氣路
施加到壓力傳感器，使壓力傳感器輸出3500個測量壓力P傳感器n化傳感器^ ， ？傳感器3500}，
將測量壓力P傳感器n化傳感器i， ，P傳感器3sJ輸入計算機，同時也把壓力校準(zhǔn)儀輸出的3500
個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)JP校準(zhǔn)i，……，P校準(zhǔn)35。。1輸出到計算機。 3、將MOO個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n(P校準(zhǔn)p ， P校準(zhǔn)扁l分別除以相對應(yīng)的3500個測
量壓力P傳感器n(P傳感器p ，卩傳感器3500} ， f尋至Ll 3500個{參正系數(shù)C修正n(Cp C3500}，艮卩C
修B = Pft ln/PftsSn，并將各個修正系數(shù)存入修正系數(shù)存儲庫中。 4、實際測量時，測得180個實測壓力值P測量M化測量i，……，P測量W到修正系數(shù)存
儲庫中逐個檢索P測量m = P傳感器n時所對應(yīng)的180個修正系數(shù)……C18。}修正系數(shù)。
5、修正:將180個實測壓力值P測量M化測量n ，P測量W分別乘以對應(yīng)的修正系
數(shù)C修正n(Q，……CW，得到一組180個經(jīng)修正后的壓力值P修正JP修正p……，P修正W。
權(quán)利要求
一種提高小壓力測量準(zhǔn)確度的方法，其特征在于包括下述步驟步驟一在壓力傳感器量程范圍內(nèi)選擇N個壓力點，N是大于等于20的任意自然數(shù)，所述N個點的劃分遵循以下規(guī)則在量程的0~4％范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點的40％，在量程的4％~15％范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點的30％，在量程的15％~30％范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點的20％，在量程的30％~100％范圍內(nèi)任意設(shè)置N個點的10％；步驟二調(diào)節(jié)壓力校準(zhǔn)儀，輸出N個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n，n＝1、2…N，通過氣路施加到壓力傳感器，使壓力傳感器輸出N個測量壓力P傳感器n，將測量壓力P傳感器n輸入計算機，同時也把壓力校準(zhǔn)儀輸出的N個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n輸入到計算機；步驟三將N個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n分別除以相對應(yīng)的N個測量壓力P傳感器n，得到N個修正系數(shù)C修正n，并將各個修正系數(shù)存入修正系數(shù)存儲庫中；步驟四實際測量時測得M個實測壓力值P測量M，M是任意自然數(shù)，M小于等于N，到修正系數(shù)存儲庫中逐個檢索P測量m＝P傳感器n時所對應(yīng)的修正系數(shù)C修正n，m＝1、2…M；步驟五將各個實測壓力值P測量m分別乘以對應(yīng)的修正系數(shù)C修正n，得到M個經(jīng)修正后的壓力值P修正m。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高小壓力測量準(zhǔn)確度的方法，其特征在于所述的N為20 壓力傳感器量程/壓力傳感器最小分辨率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高小壓力測量準(zhǔn)確度的方法，在壓力傳感器量程范圍內(nèi)選擇N個壓力點，將較多的點設(shè)置在小量程范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)壓力校準(zhǔn)儀輸出N個校準(zhǔn)氣壓P校準(zhǔn)n，使壓力傳感器輸出N個測量壓力P傳感器n，將P校準(zhǔn)n分別除以相對應(yīng)的P傳感器n，得到修正系數(shù)C修正n；測得M個實測壓力值P測量M，逐個檢索P測量m＝P傳感器n時所對應(yīng)的修正系數(shù)C修正n，將各個實測壓力值P測量m分別乘以對應(yīng)的修正系數(shù)C修正n，得到M個經(jīng)修正后的壓力值P修正m。本發(fā)明減小了測量誤差，方法簡單，成本低廉，效率較高。
文檔編號G01L27/00GK101750185SQ20101001365
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者惠增宏, 焦予秦, 金承信, 高正紅, 高永衛(wèi) 申請人:西北工業(yè)大學(xué)