CN103134615B - 空压机***传感器的自动校准方法 - Google Patents

空压机***传感器的自动校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空压机***传感器的自动校准方法，即根据空压机***在特定工作环境中的正常工作温度和压力范围，计算传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值，根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机***传感器的校准公式，调整空压机***使传感器的校准值为零，得到零位校准值，调整空压机***使传感器的校准值为空压机***正常工作传感器检测范围的某一固定值，得到斜率校准值，将零位校准值和斜率校准值置入空压机***中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。本方法可高质量、快速完成传感器的校准，避免手动校准存在的人为误差，提高工作效率及校准精度，减轻校准的劳动强度，保证了空压机***的正常运行。

Description

空压机***传感器的自动校准方法
技术领域
本发明涉及一种空压机***传感器的自动校准方法。
背景技术
空压机***的传感器一般有温度传感器和压力传感器，空压机***的数据采集模块获取传感器输出的模拟信号，并且经模/数转换模块后转换成数字信号，通过人机交互界面实时显示空压机***当前温度及压力参数并控制空压机***的运行。由于传感器本身误差、信号转换和数据采集过程中的损失，最终的传感器检测数值可能会偏离实际值。
根据空压机***实际运行工况，通常对传感器进行校准，以使传感器检测数据反映实际工况数据。传感器的校准是一个比较复杂的过程，如图1所示，空压机***在特定工作环境中，其工作温度和压力有一固定范围，传感器输出特性1与实际工况2不一致，存在零位差b和不同的斜率，因此线性传感器工作特性校准公式一般形式为：Y =aX+b
式中：Y为传感器输入***的校准值、X为传感器检测值、b为传感器零位校准值、a为传感器斜率校准值，因此采用斜率校正和零位校正来校准传感器的输出值接近实际值。
传感器的传统校准方式一般通过手动完成，根据公式Y =aX+b实施校准，校准过程需要不断手动调整零位参数b和斜率参数a，使Y达到实际工况数值。该校准过程操作环节多而繁琐，工作效率低，且容易引入人为误差，使得空压机***实时显示的温度及压力参数误差较大，影响了空压机***的正常运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种空压机***传感器的自动校准方法，利用本方法可高质量、快速完成传感器的校准，避免手动校准存在的人为误差，提高工作效率及校准精度，减轻校准的劳动强度，保证了空压机***的正常运行。
为解决上述技术问题，本发明空压机***传感器的自动校准方法，空压机***在特定的工作环境中，正常工作温度和压力有一个固定的范围，依据空压机***的数据采集模块和模/数转换模块特性，传感器输出信号经数据采集模块转换为电压信号,电压信号通过模/数转换模块转换成数字信号，得到传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值为：
     （1）
式中：Kmax—传感器标称测量上限，
Kmin—传感器标称测量下限，
Umax—采集到的电压信号上限，
Umin—采集到的电压信号下限，
UREF—参考电源电压，
2n—模/数转换模块的精度，
Din—模数转换模块将电压信号转换得到的数字信号值，
设定                       （2）
                   （3）
在空压机***和传感器确定后，c和d是常数，将式(2)和式（3）代入式（1），得到：
                              （4）
根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机***传感器的校准公式为：
         即                                                          （5）
式中：Y为传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出校准值，a为斜率校准值，b为零位校准值，
调整空压机***，使Y=0、a=1,
由式（5）得到：                     （6）
调整空压机***，使Y为空压机***正常工作传感器检测范围的某一固定值，此时Y为一已知参数，
由式（5）得到：                        （7）
将式（6）和式（7）得到的零位校准值和斜率校准值置入空压机***中，空压机***运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。    
由于本发明空压机***传感器的自动校准方法采用了上述技术方案，即根据空压机***在特定的工作环境中的正常工作温度和压力范围，计算传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值，根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机***传感器的校准公式，调整空压机***使空压机***传感器的校准值为零，得到传感器的零位校准值，调整空压机***使传感器的校准值为空压机***正常工作传感器检测范围的某一固定值，得到传感器的斜率校准值，将零位校准值和斜率校准值置入空压机***中，空压机***运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。本方法可高质量、快速完成传感器的校准，避免手动校准存在的人为误差，提高工作效率及校准精度，减轻校准的劳动强度，保证了空压机***的正常运行。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为传感器工作特性示意图。
具体实施方式
本发明空压机***传感器的自动校准方法，空压机***在特定的工作环境中，正常工作温度和压力有一个固定的范围，依据空压机***的数据采集模块和模/数转换模块特性，传感器输出信号经数据采集模块转换为电压信号,电压信号通过模/数转换模块转换成数字信号，得到传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值为：
     （1）
式中：Kmax—传感器标称测量上限，
Kmin—传感器标称测量下限，
Umax—采集到的电压信号上限，
Umin—采集到的电压信号下限，
UREF—参考电源电压，
2n—模/数转换模块的精度，
Din—模数转换模块将电压信号转换得到的数字信号值，
设定                       （2）
                   （3）
在空压机***和传感器确定后，c和d是常数，将式(2)和式（3）代入式（1），得到：
                              （4）
根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机***传感器的校准公式为：
         即           （5）
式中：Y为传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出校准值，a为斜率校准值，b为零位校准值，
调整空压机***，使Y=0、a=1,
由式（5）得到：                     （6）
调整空压机***，使Y为空压机***正常工作传感器检测范围的某一固定值，此时Y为一已知参数，
由式（5）得到：                        （7）
将式（6）和式（7）得到的零位校准值和斜率校准值置入空压机***中，空压机***运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。
本方法克服了传统手动校准传感器的缺陷，仅需将零位校准值和斜率校准值预置入空压机***的中央处理模块，由中央处理模块对经数据采集模块和模/数转换模块采集的传感器输出信号实施校准，确保了空压机***运行的实际工况与显示的数据一致，从而避免了空压机***的误动作，保证了空压机***的正常运行。

Claims (1)

1.一种空压机***传感器的自动校准方法，空压机***在特定的工作环境中，正常工作温度和压力有一个固定的范围，其特征在于：依据空压机***的数据采集模块和模/数转换模块特性，传感器输出信号经数据采集模块转换为电压信号,电压信号通过模/数转换模块转换成数字信号，得到传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出值为：
     （1）
式中：Kmax—传感器标称测量上限，
Kmin—传感器标称测量下限，
Umax—采集到的电压信号上限，
Umin—采集到的电压信号下限，
UREF—参考电源电压，
2n—模/数转换模块的精度，
Din—模数转换模块将电压信号转换得到的数字信号值，
设定                       （2）
                   （3）
在空压机***和传感器确定后，c和d是常数，将式(2)和式（3）代入式（1），得到：
                              （4）
根据线性传感器工作特性校准公式，得到空压机***传感器的校准公式为：
         即                                                          （5）
式中：Y为传感器经数据采集模块和模/数转换模块的输出校准值，a为斜率校准值，b为零位校准值，
调整空压机***，使Y=0、a=1,
由式（5）得到：                     （6）
调整空压机***，使Y为空压机***正常工作传感器检测范围的某一固定值，此时Y为一已知参数，
由式（5）得到：                        （7）
将式（6）和式（7）得到的零位校准值和斜率校准值置入空压机***中，空压机***运行过程中，按零位校准值和斜率校准值对传感器的输出信号实施校准。
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