一種通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，它基于一種對(duì)擴(kuò)散硅傳感器的輸出進(jìn)行數(shù)字化采集，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償?shù)姆椒?。其中包括：?duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定的裝置，包括微處理器，通信接口電路，傳感器數(shù)字化接口電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。本發(fā)明解決了目前在對(duì)擴(kuò)散硅傳感器標(biāo)定過(guò)程中普遍采用的對(duì)電路中的零點(diǎn)和滿度的電位器調(diào)節(jié)來(lái)達(dá)到校準(zhǔn)擴(kuò)散硅傳感器的目的。擺脫由于電路中電位器自身漂移造成的擴(kuò)散硅傳感器精度漂移、無(wú)法批量標(biāo)定擴(kuò)散硅傳感器、對(duì)擴(kuò)散硅傳感器的線性精度無(wú)法調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)。具有穩(wěn)定性好、精度高、溫度漂移小、標(biāo)定智能化等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】 一種通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在擴(kuò)散硅傳感器的壓力標(biāo)定中，通常的做法是利用標(biāo)準(zhǔn)壓力源給擴(kuò)散硅傳感器加零點(diǎn)和滿量程壓力的條件下，調(diào)節(jié)電路的零點(diǎn)和滿度的電位器來(lái)達(dá)到校準(zhǔn)擴(kuò)散硅傳感器的目的。一般的，這種方法有著調(diào)試簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是調(diào)節(jié)硬件電路又有著很多問(wèn)題:1、電位器這種電子元器件受溫度影響比較大，極易造成擴(kuò)散硅傳感器的壓力標(biāo)定漂移；2、由于只對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行了零點(diǎn)和滿度的校準(zhǔn)，所以不能保證擴(kuò)散硅傳感器在整個(gè)量程范圍內(nèi)的線性精度；3、生產(chǎn)調(diào)試非常復(fù)雜，一次只能對(duì)一個(gè)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行標(biāo)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，特別創(chuàng)新地提出了一種通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散娃傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，其關(guān)鍵在于，包括如下步驟:
[0005]步驟1，在擴(kuò)散硅傳感器的量程范圍內(nèi)，選擇η個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)，在每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)下分別測(cè)試擴(kuò)散硅傳感器輸出的Α/D值，所述η為正整數(shù)；
[0006]步驟2，按照擴(kuò)散硅傳感器的使用溫度范圍，選擇所述擴(kuò)散硅傳感器m個(gè)補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)，所述m為正整數(shù)；
[0007]步驟3，根據(jù)所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)，生成所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值，通過(guò)Α/D轉(zhuǎn)換之后，確定壓力標(biāo)定點(diǎn)輸出值Upk和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)輸出值Un ；
[0008]步驟4，經(jīng)過(guò)壓力標(biāo)定和補(bǔ)償溫度后所得到的擴(kuò)散硅傳感器輸出值，通過(guò)上位機(jī)計(jì)算出壓力校準(zhǔn)參數(shù)，然后利用數(shù)據(jù)通信接口總線發(fā)送壓力標(biāo)定和補(bǔ)償溫度的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)到擴(kuò)散硅傳感器的硬件存儲(chǔ)器里。
[0009]所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，優(yōu)選的，所述步驟I包括:
[0010]步驟1-1，在擴(kuò)散硅傳感器的量程范圍之內(nèi)，均勻選擇壓力標(biāo)定點(diǎn)，所述壓力標(biāo)定點(diǎn)在0% FS-100 % FS之間；
[0011]步驟1-2，所述的壓力標(biāo)定點(diǎn)經(jīng)過(guò)二維回歸分析法補(bǔ)償，控制所述壓力標(biāo)定后的精度在 ±0.1% FSo
[0012]所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，優(yōu)選的，所述步驟2包括:
[0013]步驟2-1，選擇補(bǔ)償溫度為所述擴(kuò)散硅傳感器的使用溫度范圍，分別為所述擴(kuò)散硅傳感器的使用溫度范圍的溫度下限，溫度上限和常溫值，確定補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)之后，重復(fù)執(zhí)行步驟I。[0014]所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，優(yōu)選的，所述步驟3包括:
[0015]步驟3-1，生成所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值為，
[0016]P =P1, P2, P3, P4, P5,...Pn
[0017]T=TijT27T3, T4, T5...Tm；
[0018]其中下標(biāo)m、η為正整數(shù)，壓力標(biāo)定點(diǎn)P和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)T ；
[0019]步驟3-2，對(duì)應(yīng)所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值通過(guò)Α/D轉(zhuǎn)換，讀取所述擴(kuò)散硅傳感器壓力和溫度的輸出值為Upk和UTk，其中下標(biāo)PK代表壓力輸出值、下標(biāo)TK代表溫度輸出值；
[0020]步驟3-3，由二維坐標(biāo)(UPk，UTk)決定壓力P在一平面上，利用二次曲面擬合方程，計(jì)算如下:
[0021 ] P = ao+a1Up+a2UT+a3Up2+a4UpUT+...+an+ ε ；
[0022]其中代表常系數(shù)，ε代表為高階無(wú)窮小。
[0023]所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，優(yōu)選的，所述步驟3還包括:
[0024]步驟3-1，生成所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值為，
[0025]P=PljP2jP3jP4jP5^--Pn
[0026]T =T1, T2, T3, T4, T5,...Tm ；
[0027]其中下標(biāo)m、η為正整數(shù)，壓力標(biāo)定點(diǎn)P和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)T ；
[0028]步驟3-2，對(duì)應(yīng)所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值通過(guò)Α/D轉(zhuǎn)換，讀取所述擴(kuò)散硅傳感器壓力和溫度的輸出值為Upk和Utk，其中下標(biāo)PK代表壓力輸出值、下標(biāo)TK代表溫度輸出值；
[0029]步驟3-3，由二維坐標(biāo)(UPk，UTk)決定壓力P在一平面上，利用二次曲面擬合方程，計(jì)算如下:
[0030]P = Cc^C1UJC2Up2
[0031]其中系數(shù)C。、CpC2X分別用二次曲線表示:
【權(quán)利要求】
1.一種通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，在擴(kuò)散硅傳感器的量程范圍內(nèi)，選擇η個(gè)壓力標(biāo)定點(diǎn)，在每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)下分別測(cè)試擴(kuò)散硅傳感器輸出的Α/D值，所述η為正整數(shù)； 步驟2，按照擴(kuò)散硅傳感器的使用溫度范圍，選擇所述擴(kuò)散硅傳感器m個(gè)補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)，所述m為正整數(shù)； 步驟3，根據(jù)所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)，生成所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值，通過(guò)Α/D轉(zhuǎn)換之后，確定壓力標(biāo)定點(diǎn)輸出值Upk和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)輸出值Un ； 步驟4，經(jīng)過(guò)壓力標(biāo)定和補(bǔ)償溫度后所得到的擴(kuò)散硅傳感器輸出值，通過(guò)上位機(jī)計(jì)算出壓力校準(zhǔn)參數(shù)，然后利用數(shù)據(jù)通信接口總線發(fā)送壓力標(biāo)定和補(bǔ)償溫度的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)到擴(kuò)散硅傳感器的硬件存儲(chǔ)器里。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟I包括: 步驟1-1，在擴(kuò)散硅傳感器的量程范圍之內(nèi)，均勻選擇壓力標(biāo)定點(diǎn)，所述壓力標(biāo)定點(diǎn)在0% FS-100% FS 之間； 步驟1-2，所述的壓力標(biāo)定點(diǎn)經(jīng)過(guò)二維回歸分析法補(bǔ)償，控制所述壓力標(biāo)定后的精度在±0.1% FS0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟2包括: 步驟2-1，選擇補(bǔ)償溫度為所述擴(kuò)散硅傳感器的使用溫度范圍，分別為所述擴(kuò)散硅傳感器的使用溫度范圍的溫度下限，溫度上限和常溫值，確定補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)之后，重復(fù)執(zhí)行步驟I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟3包括: 步驟3-1，生成所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值為，
P:Ρ1? P2J Ρ3?...Pn Trprprprprprp:11J 12，13，14，I5...1m ; 其中下標(biāo)m、η為正整數(shù)，壓力標(biāo)定點(diǎn)P和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)T ； 步驟3-2，對(duì)應(yīng)所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，讀取所述擴(kuò)散硅傳感器壓力和溫度的輸出值為Upk和UTk，其中下標(biāo)PK代表壓力輸出值、下標(biāo)TK代表溫度輸出值； 步驟3-3，由二維坐標(biāo)(UPk，UTk)決定壓力P在一平面上，利用二次曲面擬合方程，計(jì)算如下:
P = ao+a1Up+a2UT+a3Up2+a4UpUT+...+an+ ε ； 其中代表常系數(shù)，ε代表為高階無(wú)窮小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟3還包括: 步驟3-1，生成所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值為，
P:Ρ1? P2J Ρ3?...PnTrprprprprprp:11, 12，13，14，15，...Im ; 其中下標(biāo)m、η為正整數(shù)，壓力標(biāo)定點(diǎn)P和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)T ； 步驟3-2，對(duì)應(yīng)所述擴(kuò)散硅傳感器壓力標(biāo)定點(diǎn)和補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入值通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，讀取所述擴(kuò)散硅傳感器壓力和溫度的輸出值為Upk和Utk，其中下標(biāo)PK代表壓力輸出值、下標(biāo)TK代表溫度輸出值； 步驟3-3，由二維坐標(biāo)(UPk，UTk)決定壓力P在一平面上，利用二次曲面擬合方程，計(jì)算如下:
P = Cc^C1VC2Up2 其中系數(shù)Q、C1, C2又分別用二次曲線表示:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過(guò)上位機(jī)對(duì)擴(kuò)散硅傳感器進(jìn)行壓力標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟4包括: 步驟4-1，根據(jù)步驟I所采集的壓力標(biāo)定點(diǎn)，以及步驟2所采集的補(bǔ)償溫度標(biāo)定點(diǎn)通過(guò)函數(shù)計(jì)算出，待定常系數(shù)Ct，然后代入式
【文檔編號(hào)】G01L25/00GK103968998SQ201410151805
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】王雪冰, 趙剛, 周磊, 石天立, 曲婷 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院有限公司