一种对压力传感器进行压力波动标定的方法

摘要

本发明公开了一种对压力传感器进行压力波动标定的方法，标定装置包括：主压力容器以及连接在所述主压力容器上的标准压力传感器和待标定压力传感器；机架以及固设在所述机架上的缸体，所述缸体的内腔底部通过二号管路与所述主压力容器连通；所述缸体的上部设有活塞，活塞杆的顶部外壁固设于有导向法兰，所述导向法兰以所述机架的立柱为导轨，且导向法兰上设有位移传感器；所述机架的顶部设有带动所述活塞杆上下运行的传动机构。本发明的装置和标定方法，满足通常现场环境的压力或差压传感器的压力波动标定需要。

说明书

技术领域：

本发明涉及流体压力传感器的标定装置及标定方法，特别是涉及一种 简单、方便、精密的流体压力或差压传感器的压力波动标定装置及其 标定方法。

背景技术：

压力是流体的一个最基本参数，在一定压力或差压下的压力波动测量 在许多领域都显得非常重要，压力或差压传感器的压力波动标定是非 常关键的环节；但是，现在尚缺少简单、方便和精密的压力波动标定 装置和相应的标定方法。现有两种标定方法：其中一种压力标定方式 是通过压力泵来提供压力，再通过标准的压力传感器来显示产生的压 力大小，该方法需要较多的辅助设备，需要较大的工作环境，能耗较 大，携带不便；该方法产生的压力大小主要靠溢流阀和压力泵来控制 ，较难实现压力大小的细微调节；同时，该方法的压力大小通过标准 的压力传感器来显示，压力测量的精度完全由标准的压力传感器的精 度决定，在不使用昂贵的标准压力传感器的情况下，是难以达到压力 或差压传感器的压力波动标定要求。其中另一种压力标定方法是活塞 式，通过砝码的质量和活塞的截面积来比值获得压力的大小，为了提 高测量精度需要消除加载在活塞上的摩擦阻力，采用辅助旋转机构来 使活塞和缸体间形成润滑油膜，减小摩擦系数，这种活塞式压力装置 辅助设备较多，对环境要求较高，成本很高，难以广泛应用。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种简单、方便、精 密的压力装置和标定方法，满足通常现场环境的压力或差压传感器的 压力波动标定需要。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

压力传感器的压力波动标定装置，包括：

主压力容器以及连接在所述主压力容器上的标准压力传感器和待标定 压力传感器；

机架以及固设在所述机架上的缸体，所述缸体的内腔底部通过二号管 路与所述主压力容器连通；

所述缸体的上部设有活塞，活塞杆的顶部外壁固设于有导向法兰，所 述导向法兰以所述机架的立柱为导轨，且导向法兰与导轨间设有位移 传感器；

所述机架的顶部设有带动所述活塞杆上下运行的传动机构。

所述活塞杆的上段中空并设有内螺纹，所述机架的上部设有与所述内 螺纹匹配的丝杠，机架的顶部还设有控制电机、减速机及联轴器，所 述丝杠的顶端与所述联轴器固联。

对于差压传感器的压力波动标定，本发明采用的方案为：

差压传感器的压力波动标定装置，其包括：

主压力容器以及连接在所述主压力容器上的标准压力传感器和待标定 压力传感器；

机架以及固设在所述机架上的缸体，所述缸体的内腔底部通过二号管 路与所述主压力容器连通；

所述缸体的上部设有活塞，活塞杆的顶部外壁固设于有导向法兰，所 述导向法兰以所述机架的立柱为导轨，且导向法兰与导轨间设有位移 传感器；

所述机架的顶部设有带动所述活塞杆上下运行的传动机构；

设置辅助压力容器，连通在辅助压力容器底部的三号管路与所述二号 管路及所述缸体的内腔形成三通，在所述三号管路上设有第二阀门；

所述辅助压力容器的上部通过一号管路与所述主压力容器连通，并在 所述一号管路上设有第一阀门及待标定差压传感器。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、采用活塞位移计算流体压力，从而不用考虑加载在活塞的摩擦阻力 ，不用添加消除摩擦阻力的旋转机构，不用泵阀，使得该压力装置简 单，携带方便，成本降低；

2、采用控制电机、减速器、联轴器及丝杠驱动活塞杆，通过与活塞杆 同步位移的位移传感器，可以精确、方便地控制活塞移动的位移大小 ，从而精确地控制流体的体积变化，最终达到精确地控制流体的压力 变化，不用调节泵，或者改变砝码质量，使得该压力装置使用方便， 且能够产生所需的相当精确的压力。

3、通过曲线拟合建立活塞位移和压力间的关系，不用泵，不用配备昂 贵的标定用压力传感器，不用配备标准的砝码组件，使得该压力测量 方法实用性较宽，装置成本降低，操作简单。

4、采用位移传感器来测量压力，可以获得比标准压力传感器更高的压 力测量分辨率，更好的地满足一定压力下的压力或差压传感器的压力 波动标定要求。

附图说明：

图1为本发明装置的结构示意图。

图中标号：1主压力容器，2标准压力传感器，3待标定压力传感器，4 缸体，5二号管路，6导向法兰，7立柱，8位移传感器，9活塞杆，10丝 杠，11控制电机，12减速机，13联轴器，14辅助压力容器，15三号管 路，16第二阀门，17一号管路，18第二阀门，19待标定差压传感器。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式：

实施例1：参见图1，对于压力传感器的压力波动进行标定，其装置包 括：

主压力容器1以及连接在主压力容器上的标准压力传感器2和待标定压 力传感器3；

机架以及固设在机架上的缸体4，缸体4的内腔底部通过二号管路5与主 压力容器1连通；在缸体4的上部设有活塞，活塞与缸体内壁之间密封 ，活塞上下移动带动缸体内腔 中的流体液位升降，使主压力容器内的流体压力产生波动。所述活塞 的活塞杆9的顶部外壁固设于有导向法兰6，导向法兰6以机架的立柱7 为导轨，并在导向法兰上设有位移传感器8，活塞杆9的上段中空并设 有内螺纹，机架的上部设有与内螺纹匹配的丝杠10，机架的顶部还设 有控制电机11、减速机12及联轴器13，丝杠10的顶端与联轴器13固联 。工作时，由控制电机驱动丝杠10转动，丝杠只转动并不上下位移， 因此可由丝杠驱动活塞杆上下移动。

采用本装置对压力传感器进行压力波动标定的方法，操作时按如下步 骤进行：

A、将待标定压力传感器3安装在主压力容器1上；

B、启动控制电机11，通过减速机12、联轴器13驱动丝杠10转动，丝杠 10带动活塞杆9下行，根据待标定压力传感器3的量程，选择若干分布 在量程压力区间中的不同的压力点，移动活塞，从零压力开始直到标 准压力传感器2显示的压力达到待标定压力传感器3的满量程的压力为 止；

C、分别记下不同压力点的压力值及其对应的位移传感器8上的位移值 ，以所述位移值为横坐标，以压力值为纵坐标，在直角坐标系中，标 出位移传感器显示的位移值和相应标准压力传感器显示的压力值所对 应的一组坐标点，再用曲线拟合这一组坐标点，建立活塞位移和主压 力容器的压力间的关系；

D、根据待标定压力传感器所要测量的在规定压力下的压力波动，第一 步，大位移的移动活塞，使标准压力传感器2上显示的数值达到规定压 力；第二步，根据已建立的活塞位移和主压力容器的压力间的关系， 由压力波动的大小求出活塞的位移值，再微量移动活塞，便可以产生 所需的微小压力波动，获得标准压力传感器无法测量的微小压力波动 ，实现对待标定压力传感器的压力波动的标定。

实施例2：对于差压传感器的压力波动标定，其装置包括：

主压力容器1以及连接在主压力容器上的标准压力传感器2和待标定压 力传感器3；

机架以及固设在机架上的缸体4，缸体4的内腔底部通过二号管路5与主 压力容器1连通；在缸体4的上部设有活塞，活塞与缸体内壁之间密封 ，活塞上下移动带动缸体内腔中的流体液位升降，使主压力容器内的 流体压力产生波动。所述活塞的活塞杆9的顶部外壁固设于有导向法兰 6，导向法兰6以机架的立柱7为导轨，并在导向法兰上设有位移传感器 8，活塞杆9的上段中空并设有内螺纹，机架的上部设有与内螺纹匹配 的丝杠10，机架的顶部还设有控制电机11、减速机12及联轴器13，丝 杠10的顶端与联轴器13固联。工作时，由控制电机驱动丝杠10转动， 丝杠只转动并不上下位移，因此可由丝杠驱动活塞杆上下移动。

另外设置辅助压力容器14，连通在辅助压力容器14底部的三号管路15 与二号管路5及缸体的内腔形成三通，在三号管路15上设有第二阀门1 6；

辅助压力容器14的上部通过一号管路17与主压力容器1连通，并在一号 管路17上设有第一阀门18及待标定差压传感器19。

采用本装置对差压传感器进行压力波动标定的方法，操作时按如下步 骤进行： 

A、将待标定差压传感器19安装在第一阀门18和辅助压力容器14之间的 一号管路17上，然后打开第一阀门18和第二阀门16；

B、启动控制电机11，通过减速机12、联轴器13驱动丝杠10转动，丝杠 10带动活塞杆9下行，活塞向下移动，使得标准压力传感器2达到参考 压力，关闭控制电机11；

C、关闭第二阀门16，再次启动控制电机11，丝杠10驱动活塞下移，根 据待标定差压传感器19的量程，选择若干分布在量程压力内的不同的 压力点，移动活塞，从参考压力值开始，直到标准压力传感器显示的 压力达到参考压力与待标定差压传感器的量程压力的和时为止，分别 记下不同压力点的压力值及其对应的位移传感器上的位移值；

D、以位移值为横坐标，以压力值为纵坐标，在直角坐标系中，标出位 移传感器显示的位移值和相应标准压力传感器显示的压力值与参考压 力的差所对应的一组坐标点，再用曲线拟合这一组坐标点，在参考压 力下，建立活塞位移和主压力容器的压力变化间的关系；

E、根据待标定差压传感器所要测量的在规定差压下的压力波动，第一 步，移动活塞，使标准压力传感器上显示的数值达到规定参考压力值 ；第二步，根据已建立的活塞位移和主压力容器的压力变化间的关系 ，由压力波动的大小求出活塞的位移值，微量移动活塞，便可以产生 所需的微小压力波动，获得标准压力传感器无法测量的微小压力波动 ，实现对待标定差压传感器在规定压力下的压力波动的标定。

在流体性能确定的情况下，采用高精度的标准压力传感器建立压力和 活塞位移间的关系曲线后，以后使用中可以不用标准压力传感器2。该 装置也可直接作为低精度的压力传感器的压力标定和低精度差压传感 器的压差标定。

辅助压力容器14也可以为管道。