[发明专利]一种用于小型压力传感器的动态校准装置

说明书

技术领域

本发明属于计量测试技术领域，涉及一种小型压力传感器动态校准装置，可用于大批量小型压力传感器的辅助制造与精度校准。

背景技术

压力（压强）是科学技术、工业控制、航空航天、生物医学工程等领域中使用最广泛的物理参数之一，而作为感知压力（压强）的压力传感器也是使用最为广泛的一种传感器。压力传感器不但应用于基础生产领域，而且广泛用于飞机、卫星、火箭发动机控制系统和工业控制系统等高科技复杂系统中，以飞机为例，几乎每架现代飞机都需装备上千个高精度压力传感器。动态压力校准装置是与压力传感器相关的关键设备，压力传感器的制造（特别是高精度的压力传感器）需要有高精度、高效率的动态校准装置辅助；另外在用压力传感器，为了保证仪器的准确、可靠以及压力测量的准确性，必须借助压力校准装置定期对传感器进行精度校准。

关于传感器的校准国内已有一些成熟装置，如专利“压力传感器检测装置（申请号：201020539084.3）”提出一种压力传感器检测装置，该装置仅能用于摩托车进气管压力传感器校准，量程较小；专利“一种压力传感器检测装置（申请号201120252650.7）”存在校准精度不高，另外难以实现动态校准，校准效率低下。总的来说，目前国内自主研发的压力校准系统在精度，量程、稳定性等指标方面相对落后于国外产品，因此研制具有自主知识产权的高性能标准压力校准系统具有实际意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种量程大、效率高的动态压力校准装置，满足大批量小型压力传感器制造与精度校准需求。

本发明的技术方案为：一种用于小型压力传感器的动态校准装置，由动态压力发生器、协调控制系统、液压系统和温度箱组成。各个组成部分的位置和连接关系为：液压系统依据被校准压力传感器需校准的压力范围，为动态压力发生器供应压力油；动态压力发生器获得压力油后通过控制压力调节盘转动速度，使腔内形成周期性变化的调频压力；温度箱为固定在其内部的标准压力传感器和被校准压力传感器提供需求的恒温环境，校准不同压力条件下的温漂；动态压力发生器的压力传导活塞细端通过温度箱的导通孔穿入温度箱内，将腔内调频压力传导给标准压力传感器和被校准压力传感器，两个传感器的信号被传递给协调控制系统进行分析比较分析，处理后获得不同温度条件下被测压力传感器的幅频特性和相频特性曲线；协调控制系统同时依据标准压力传感器数据向液压系统发出压力信号、温度箱箱内的温度反馈信号，控制液压系统向动态压力发生器的供油量和油压、调整温度箱的温度。

所述的动态压力发生器为本装置的关键部分，由压力腔、压力传递塞、活塞端盖、伺服电机和压力调节盘组成。液压系统的压力流入油压力腔，在油压力腔内形成和液压系统设定压力相同的压力油汇聚区，推动压力传递塞运动往活塞端盖方向微小移动；压力传递塞细端通过活塞端盖的小孔穿出，将腔内的压力传递出去；同时伺服电机带动压力调节盘转动，通过改变压力腔下部出油口面积进而改变压力腔内的液压油质量，液压油质量变化会使压力腔里的压力变化，进而会导致控制压力传递塞所传递力的变化。

所述的液压系统负责向动态压力发生器提供由协调控制系统设定的压力油，由液压站、压力监视与控制系统和调压系统组成。液压站为压力油油源，压力监视与控制系统负责输入油压的控制与监视接收来自协调控制系统信号，让液压系统按照设定油压提供压力油；调压系统实现液压系统输出油压的精细调节，向动态压力发生器提供稳定、校准的压力油。

所述的协调控制系统，包含FPGA控制器、电机控制器和各种控制反馈回路组成。它负责向压力监视与控制系统、温度箱1、被校传感器温度箱和电机控制器发出控制信号并接收它们的反馈信号，设定和稳定液压系统的供油量和油压、温度箱温度，控制电机转速或转动角度，调节从压力调节盘泻出的压力油；接收来自于标准压力传感器和被校准压力传感器的输出信号，处理后获得不同温度条件下被测压力传感器的幅频特性和相频特性曲线。

所述的温度箱有两个，其内分别安装标准压力传感器和被校准压力传感器，两个温度箱箱体均有一面有孔，以便压力传递塞细端深入箱内顶住传感器受力面；温度箱设定被校准压力传感器工作时所有温度环境，两个温度箱来接收自于协调控制系统的温度控制信号并实时反馈箱内温度，为装置校准传感器温度条件性能变化提供支持。

本发明的优点是：