[发明专利]一种消除压力传感器加速度效应和温度效应的装置

说明书

本发明是一种消除压力传感器加速度效应和温度效应的装置,装置壳体内并列安装两个完全相同的压力传感器A和B。压力传感器B的敏感面与外壳中的盲孔相连，不与外界连通，压力传感器A的敏感面与传压孔相连，与外界连通，传压孔和盲孔中都涂有传压硅脂，压力传感器A受到压力、振动冲击和温度作用产生信号；压力传感器B受到振动冲击和温度作用产生信号；两传感器安装扭矩相同，采样频率一致，采样时间起点相同，故可将采集到两信号作差得到纯净的压力信号，这样消除了加速度效应引起的测量误差。本方法可以消除影响压力传感器测量结果的加速度效应和温度效应，得到准确理想的待测压力曲线。本装置设计简单，方法合理，结果精确，值得采用和推广。

技术领域

本发明涉及压力测试技术领域，具体为一种消除压力传感器加速度效应和温度效应的装置。

背景技术

随着航空航天技术和武器工业、机器人工业的迅猛发展，现代工业对传感器的需求量非常巨大。在如今的测试领域，压力测试广泛存在。在高冲击、高温度、高电磁干扰的恶劣条件下测试压力时，由于压力传感器材料本身的质量属性(产生加速度效应)、热膨胀属性(产生温度效应)，都会对压力传感器的压电效应或压阻效应产生影响。因此在考虑压力测量的精度时，需要考虑消除压力传感器的加速度效应和温度效应等对压力传感器输出的影响。虽然提高压力传感器测量精度的方法和设计层出不穷，但大多数的校准方法都只能对测量结果进行或多或少的修正，无法从根本上消除多种环境力的强烈作用，就会导致测量误差增大。无论是在静态条件下还是动态条件下，如何消除压力传感器的加速度效应和温度效应等对压力传感器输出的影响，一直是国内外亟需攻克的难题。

一般的压力传感器都是基于传感器敏感材料的物理微小变形，产生电信号，并对电信号进行采集的原理来使用的。使敏感材料产生物理微小变形的载荷可能有压力、力、温度变化、加速度变化。而在测量压力的过程中，尤其是在测试武器系统的压力，如膛压、弹底压力等，传感器的外部载荷多是多种物理量同时作用在传感器上，想要得到纯真的压力信号比较难，因此，要考虑消除测试系统所处环境对压力传感器的影响。

传统的压力传感器加速度效应的修正方法：是在加速度效应实验中对测得的加速度和根据压力传感器测得的压力数据进行曲线拟合，得出加速度与加速度效应公式。这种修正方法也是采用曲线拟合对高冲击下的加速度效应进行加速度补偿。这种曲线拟合的修正方法不能直接测得待测压力，会产生误差。而且加速度效应实验中只能取有限的几个加速度环境进行实验，不能反映任意加速度下加速度效应对压力传感器的影响，导致压力传感器不能实时准确测量压力。

传统的压力传感器温度效应的修正方法：是模拟不同的温度环境，分别利用标准测压系统测得的平均压力曲线和被校准的多参数测试系统测试曲线压力上升沿数据得出被校准的测试系统的灵敏度。测压系统釆集的数据按静态校准的线性回归方程：y_i＝a_i+b_ix。其中，y_i为该温度环境下某釆样点的压力，单位为兆帕(MPa)。a_i为该温度环境的截距，单位为兆帕(MPa)；b_i为该温度环境的灵敏度,单位为兆帕每LSB(MPa/LSB)；x某采样点的LSB值。采用直线回归的方法得出不同温度下的灵敏度a_i和b_i，再根据灵敏度对原始压力曲线进行补偿计算得到修正后的压力曲线。这种通过线性回归计算灵敏度的修正方法是一种数据估计，并不能直测得待测压力，所以会产生误差。而且在模拟不同的温度环境时只能有限次地模拟固定的环境温度，不能做到对实验过程中的温度变化实时采集记录，更不能在实时变化的环境温度下准确测得压力。

发明内容