一种9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合方法

摘要

本发明属于传感器拟合校准的技术领域，具体涉及一种9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合方法，解决了现有的校准方法不适合9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准，并且严重影响了9mm压电激励振动筒压力传感器应用范围的问题。其采用18mm振动筒压力传感器已有的24位系数多项校准公式在NLREG环境中对9mm压电激励振动筒压力传感器分段校准，并分段给出校准残差和校准系数，进而完成9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准。本发明不仅提高了该传感器的校准精度，而且提高了9mm压电激励振动筒传感器的合格率，进一步拓展了该传感器的应用范围。

说明书

技术领域

本发明属于传感器拟合校准的技术领域，具体涉及一种9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合方法。

背景技术

国内传统的18mm振动筒压力传感器使用24位系数多项式在全温度范围内拟合校准；国外的电磁激励振动筒压力传感器采用15位系数多项式在全温度范围内拟合校准，硅谐振压力传感器采用20位系数多项式在全温度范围内拟合校准。采用18mm振动筒压力传感器的24位系数多项式拟合校准公式对9mm振动筒压力传感器拟合校准，发现该校准公式不能对9mm压电激励振动筒压力传感器全温度范围内进行校准，存在某些标定点残差非常大的缺点；尽管去除某些温度点可以采用24位系数多项式校准公式对9mm振动筒压力传感器进行拟合校准，但这种方法严重影响了该产品的应用范围；另外，在研究中发现采用10阶切比雪夫（Chebyshev）多项式可以对9mm压电激励振动筒传感器进行校准，但该方法给出的公式有64位系数，并且公式复杂，计算机运算量大；通过验证，国外电磁激励振动筒传感器和硅谐振压力传感器拟合校准公式均不适合用来校准9mm压电激励振动筒压力传感器。探索研究9mm压电激励振动筒压力传感器的校准方法很重要。

发明内容

本发明为了解决现有的校准方法不适合9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准，并且严重影响了9mm压电激励振动筒压力传感器应用范围的问题。

本发明采用如下的技术方案实现：

一种9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合方法,步骤如下：

步骤1：采用标定系统对9mm压电激励振动筒压力传感器标定，并给出标定数据及各温度点和压力点对应的温压和周期；

步骤2：采用标定数据并对传感器进行频率温度特性分析；

步骤3：通过频率温度特性分析并计算，给出传感器标定数据分段节点；

步骤4：采用18mm振动筒压力传感器已有的24位系数多项校准公式在NLREG环境中对9mm压电激励振动筒压力传感器分段校准，并分段给出校准残差和校准系数，进而完成9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准。

18mm压电激励振动筒压力传感器拟合校准方式是在NLREG环境中通过直接处理标定数据给出已有多项式校准公式的24位系数，多项式校准公式为：

其中，A是与振动筒压力传感器性能相关的经验常系数，K为校准系数，随传感器的不同而变化，y表示周期（us），x表示温压（V），P表示压力（hPa）。在对9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准过程中，首先要用标定数据对振动筒压力传感器进行频率温度特性分析，根据压力传感器的频率温度特性给出标定数据的分段点，然后采用已有多项式在NLREG环境中通过处理标定数据给出多项式校准公式的24位系数。在相同的已有公式下，通过分段校准，然后分段给校准系数，可以有效提高振动筒压力传感器的校准精度，而且不改变原来公式简单，运算量小的特点。

本发明的有益效果：适用于9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准，采用本发明去校准9mm压电激励振动筒压力传感器不仅提高了该传感器的校准精度，而且提高了9mm压电激励振动筒传感器的合格率，进一步拓展了该传感器的应用范围。使该压力传感器不仅应用在一般的工业压力测量方面，而且应用在大气数据和机载系统高精度测量中。

附图说明

图1恒压条件下频率随温度变化图，

图2为全温度范围内拟合校准残差图，

图3为去掉70℃对其它温度点拟合校准残差图，

图4为分段校准大于等于40℃温度点校准残差图，

图5为分段校准小于等于40℃温度点校准残差图。

具体实施方式

一种9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合方法，适用于9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准，在对标定数据频率温度特性分析，对标定数据进行分段处理的条件下进行，具体步骤如下：

步骤1：采用标定系统对9mm压电激励振动筒压力传感器标定，并给出标定数据及各温度点和压力点对应的温压和周期；

步骤2：采用标定数据并对传感器进行频率温度特性分析；

步骤3：通过频率温度特性分析并计算，给出传感器标定数据分段节点；

步骤4：采用18mm振动筒压力传感器已有的24位系数多项校准公式在NLREG环境中对9mm压电激励振动筒压力传感器分段校准，并分段给出校准残差和校准系数，进而完成9mm压电激励振动筒压力传感器的拟合校准。

实施例：采用标定系统对9mm压电激励振动筒压力传感器进行标定，并且采集标定数据，表1为恒压条件下周期随温度变化部分标定数据。用标定数据对该压力传感器的周期温度特性进行分析，并给出恒压条件下周期随温度的变化如图1，通过频率温度特性分析，可以看出标定数据分段节点在温压为2.50V处，此处温度为40℃，再采用18mm振动筒压力传感器24位系数多项校准公式在NLREG环境中进行拟合校准，并且分段给出校准系数和残差图图4和图5。

表1恒压条件下周期随温度变化的部分标定数据

对比方法：采用18mm压电激励振动筒压力传感器拟合校准方式直接进行校准并给出残差图和校准系数图2和图3。

比较两种方法给出的拟合残差图可以看出图2的校准误差大约为80Pa，校准精度在全温度全压力范围内为0.03％FS，图3的校准误差大约为40Pa，但对70℃温度点不能校准，会导致校准精度很大。通过频率温度特性分析，给出分段节点，然后进行分段校准并给出校准残差图4和图5，从图可以看出校准误差在12Pa以内，校准精度在全温度全压力范围内为0.02％FS，说明分段拟合校准方法能够有效地提高9mm振动筒压力传感器的拟合校准精度，进而提高了该传感器的应用范围。