CN112763137A - 压力传感器的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力传感器的校准方法。压力传感器包括芯体、模数转换模块、处理器及与测试按键。压力传感器的校准方法包括步骤：对芯体依次施加一组数值不同的标准压力；每向芯体施加一个标准压力后，模数转换模块将芯体输出的模拟信号转换为数字信号；每向芯体施加一个标准压力前，对测试按键施加一个按压操作以生成一个触发信号；测试按键每生成一个触发信号时，处理器根据数字信号输出一个输出数据；处理器对输入的一组标准压力及与每个标准压力对应的输出数据进行线性拟合，以获得一个校准后的线性拟合方程。上述压力传感器的校准方法可实现对压力传感器的自动校准，降低了操作人员的工作量和劳动强度，进而提高了压力传感器的加工效率。

Description

压力传感器的校准方法

技术领域

本发明涉及部件校准技术领域，特别是涉及一种压力传感器的校准方法。

背景技术

压力是气动、流体或者其他测量中的一个重要参数，故而在各种试验测量、产品检测、自动控制***中压力传感器被大量使用。由于传感器芯体输出信号存在不一致性，所以在压力传感器的生产过程中需要对每个传感器进行手动校准，这个过程不但工作量大、劳动强度高，大大影响了压力传感器的加工效率。

发明内容

基于此，有必要针对压力传感器手动校准方式影响压力传感器加工效率的问题，提供一种可提高压力传感器加工效率的压力传感器的校准方法。

一种压力传感器的校准方法，所述压力传感器包括芯体、与所述芯体连接的模数转换模块、与所述模数转换模块连接的处理器及与所述处理器连接的测试按键，其特征在于，包括步骤：

对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力；

每向所述芯体施加一个标准压力后，所述模数转换模块将所述芯体输出的模拟信号转换为数字信号；

每向所述芯体施加一个标准压力前，对所述测试按键施加一个按压操作以生成一个触发信号；

所述测试按键每生成一个触发信号时，所述处理器根据所述数字信号输出一个输出数据；

所述处理器对输入的所述一组标准压力及与每个所述标准压力对应的所述输出数据进行线性拟合，以获得一个校准后的线性拟合方程。

在其中一些实施例中，所述一组标准压力包括多个数值依次增加的标准压力。

在其中一些实施例中，任意相邻的两个所述标准压力之间的数值之差为预设值。

在其中一些实施例中，所述一组标准压力包括13个数值不同的标准压力；所述13个标准压力的压力值依次为0兆帕、5兆帕、10兆帕、15兆帕、20兆帕、25兆帕、30兆帕、35兆帕、40兆帕、45兆帕、50兆帕、55兆帕、60兆帕。

在其中一些实施例中，对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力的步骤为：

利用压力设备依次对所述芯体施加一组数值不同的标准压力。

在其中一些实施例中，对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力的步骤包括：

提供多个重量相同或者不同的砝码；

依次向所述芯体上放置多组不同重量的砝码，以向芯体施加一组数值不同的标准压力；

其中，放置在所述芯体上的每一组砝码包括一个或多个砝码。

在其中一些实施例中，在对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力的步骤之前，还包括步骤：

根据待校准的所述压力传感器的工作温度，设置所述压力传感器校准时的环境温度。

在其中一些实施例中，所述环境温度在零下40摄氏度至300摄氏度之间选取。

在其中一些实施例中，根据待校准的所述压力传感器的工作温度，设置所述压力传感器校准时的环境温度的步骤包括：

提供一恒温箱，根据待校准的所述压力传感器的工作温度设置所述恒温箱内的环境温度；

将待校准的所述压力传感器置于所述恒温箱体内。

利用上述方法对压力传感器进行校准时，操作人员每向芯体上施加一个标准压力前，需要按压测量按键，使得传感器在测量按键生成的触发信号的作用下获得一个与标准压力值对应的输出数据；如此进行多次向芯体施加压力和按压测试按键的操作之后，处理器对多个不同数值的标准压力及与每个标准压力对应的输出数据进行拟合，以获得一个校准后的线性拟合方程。因此，在压力传感器生产过程中，操作人员只需要对每个压力传感器进行多次标准压力的施加及在每次施加压力前按压测量按键，即可利用处理器对芯体的输出信号进行自动校准，故而与现有技术中需要对每个压力传感器的输出信号进行手动校准的方式相比，上述压力传感器的校准方法可实现对压力传感器的自动校准，降低了压力传感器校准过程中操作人员的工作量和劳动强度，进而提高了压力传感器的加工效率

附图说明

图1为本发明较佳实施例中压力传感器的校准方法的流程图；

图2为本发明一实施例中压力传感器的结构框图。

标号说明：100、压力传感器；110、芯体；120、模数转换模块；130、处理器；140、测试按键。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在描述位置关系时，除非另有规定，否则当一元件被指为在另一元件“上”时，其能直接在其他元件上或亦可存在中间元件。亦可以理解的是，当元件被指为在两个元件“之间”时，其可为两个元件之间的唯一一个，或亦可存在一或多个中间元件。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

正如背景技术所述，在压力传感器加工过程中，由于压力传感器芯体的输出信号存在不一致性，为了保证压力传感器的测量精度，对压力传感器进行校准成为压力传感器加工过程中的必要工序。而现有技术中，对于压力传感器的校准，大多都是操作人员根据压力传感器的测量误差进行手动校准，而手动校准则是一个非常繁琐的过程，使得操作人员的工作量很大、劳动强度也很高，大大影响了压力传感器的加工效率。为了保证压力传感器的加工效率，申请人提出了一种可降低操作人员工作量的压力传感器的校准方法。

图1示出了本发明较佳实施例中的压力传感器的校准方法的流程图。图2示出了本发明一实施例中压力传感器的结构框图。为了便于描述，附图仅示出了与本发明实施例相关的结构。

请参阅图2，本发明较佳实施例中的压力传感器的校准方法，主要用于加工过程中的压力传感器100进行校准。其中，压力传感器100包括芯体110、与芯体110连接的模数转换模块120、与模数转换模块120连接的处理器130及与处理器130电连接的测试按键140。

请参数图1，上述压力传感器的校准方法包括步骤S10至S50：

步骤S10，对芯体110依次施加一组数值不同的标准压力。

一组数值不同的标准压力包括多个已知压力值的标准压力，其中任意两个标准压力的压力值均不相同。

具体在一个实施例中，利用压力设备依次对芯体110施加一组数值不同的标准压力。其中，压力设备是一种可自动向工件施加定量压力的施压设备。利用压力设备，操作人员只需要向压力设备内输入待施加标准压力的压力值或者在压力设备上选择待施加标准压力的压力值，压力设备即可自动向芯体110施加对应压力值的标准压力；所以压力设备根据输入或选择的压力值，向芯体110施加标准压力。因此压力设备的使用，使得向芯体110施加压力的故更为轻松方便，从而降低了压力传感器100校准过程中的劳动强度和工作量，保证了压力传感器100的加工效果。

具体在另一实施例中，步骤S10包括步骤:提供多个重量相同或者不同的砝码；依次向芯体110上放置多组不同重量的砝码，以向芯体110施加一组数值不同的标准压力。其中，放置在芯体110上的每一组砝码包括一个或多个砝码。

每一组砝码的总重量与对应标准压力的压力值一致。也就是说，在压力传感器100校准过程中，通过向芯体110上放置不同重量的一组砝码，即可实现向芯体110施加不同数值的标准压力的目的。在实际校准过程中，通过以下两种方式可改变对芯体110所施加标准压力的大小：其一是，操作人员从前次放置在芯体110上的一组砝码中减去一个或多个砝码，或者在前次放置在芯体110上的一组砝码中增加一个或多个新的砝码；其二，操作人员将前次放置在芯体110上的一组砝码从芯体110上全部取下，之后再向芯体110上放置一组重量与标准压力值相同的砝码。

与其他加压工具或设备相比，砝码的经济性较好，故利用砝码向芯体110施加标准压力的方式，可降低压力传感器100的加工成本。

进一步的，在一些实施例中，提供多个重量相同或者不同的砝码的步骤为：提供多个重量相同的砝码。也就是说，每个砝码的重量都相同。

依次向芯体110上放置多组不同重量的砝码的步骤为：依次向芯体110上放置多组不同数量的砝码。

每个砝码的重量相同。通过改变一组砝码中砝码的数量，即可调节该组砝码的重量。在校准过程中，操作人员只需要标准压力的压力值，就可以根据单个砝码的重量指向应该向芯体110上放置几个砝码，才能与预设的标准压力的压力值一致。将多个砝码中每个砝码的重量都设置成一样的，可简化向芯体110上施加标准压力的操作，进一步使得压力传感器100的校准工作较为简单。

步骤S20，每向芯体110施加一个标准压力后，模数转换模块120将芯体110输出的模拟信号转换为数字信号。

当向芯体110施加一个标准压力后，芯体110会根据所施加的标准压力输出一个模拟信号，而模数转换模块120则接收这个模拟信号并将该模拟信号转换为数字信号，以方便后续的校准过程。

步骤S30，每向芯体110施加一个标准压力前，对测试按键140施加一个按压操作以生成一个触发信号。

需要说明的是，步骤S30可以是指向芯体110施加标准压力的同时对测试按键140施加按压操作，也可以是先按压测试按键140，再施加标准压力。

具体的，操作人员向芯体110施加标准压力的同时，按压测试按键140，以使测试按键140生成一个触发信号。

步骤S40，测试按键140每生成一个触发信号时，处理器130根据数字信号输出一个输出数据。

具体的，当操作人员按压测试按键140后，处理器130对模数转换模块120输出的数字信号进行处理，并输出一个与所施加的标准压力对应的输出数据。其中，输出数据为压力传感器100测量的压力数值。由于新生产的压力传感器100存在测量误差，故在压力传感器100校准之前，处理器130输出的输出数据的数值与标准压力的数值之间有误差。

由此，上述步骤S10至步骤S40的目的，主要是获取一组与每个标准压力对应的输出数据，并使处理器130获取每一个标准压力的数字信号。

步骤S50，处理器130对输入的一组标准压力及与每个标准压力对应的输出数据进行线形拟合，以获得一个校准后的线性拟合方程。

具体的，当处理器130根据每个标准压力获取对应的输出数据后，处理器130对步骤S10中所施加的一组标准压力及处理器130根据每个标准压力输出的一组输出数据进行线性拟合，以获得校准后的线性拟合方程。

需要说明的是，上述步骤S10至步骤S50在文中的前后顺序并不能代表上述压力传感器100进行校准时的顺序；其中步骤S20至步骤S40是与步骤S10相关联的。

为了便于理解，将上述一组数值不同的标准压力分别定义为x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11……，并对上述压力传感器100的校准过程进行举例说明：

(1)向芯体110施加标准压力x1，操作人员同时按压测量按键；

(2)模数转换模块120接收芯体110在承受标准压力x1后发出的模拟信号，并将该模拟信号转换为与之对应的数字信号。

(3)处理器130接收模数转换模块120发出的数字信号，并对该数字信号进行处理，以获得与标准压力x1对应的输出数据y1。

(4)将施加在芯体110上的标准压力x1更改为标准压力x2，之后再重复执行上述过程(1)至过程(3)，以使处理器130获得与标准压力x2对应的输出数据y1；依次类推，分别向芯体110施加标准压力x3、标准压力x4、标准压力x5、标准压力x6、标准压力x7、标准压力x8、标准压力x9、标准压力x10、标准压力x11……，以获得对应的输出数据y3、输出数据y4、输出数据y5、输出数据y6、输出数据y7、输出数据y8、输出数据y9、输出数据y10、输出数据y11……。

其中，每个标准压力与输出数据的对应关系见下表：

(5)处理器130对输入的一组标准压力及每个与标准压力对应的输出信号洗净线性拟合，以获得一个校准后的线性拟合方程。

因此，在压力传感器100生产过程中，操作人员只需要对每个压力传感器100进行多次标准压力的施加及在每次施加压力时或施加标准压力前按压测量按键，即可利用处理器130对芯体110的输出信号进行自动校准，故而与现有技术中需要对每个压力传感器100的输出信号进行手动校准的方式相比，上述压力传感器的校准方法可实现对压力传感器100的自动校准，降低了压力传感器100校准过程中操作人员的工作量和劳动降低，进而提高了压力传感器100的加工效率

在一些实施例中，一组标准压力包括多个数值依次增加的标准压力。也就是说，在压力传感器100的校准过程中，对芯体110施加的标准压力的数值是随着按键按压次数的增加而增大的，从而使得处理器130可根据标准压力的施加顺序及输出数据的生成顺序进行线性拟合，以简化处理器130对标准压力和输出数据的线性拟合。

进一步的，在一些实施例中，任意相邻的两个标准压力之间的数值之差为预设值。简单来说，就是后一个标准压力的数值＝前一个标准压力的数据+预设值，从而使得一组标准压力的数值形成一组逐渐递增的等差数列，以简化压力传感校准过程中的数据收集。

更进一步的，一组标准压力包括13个数值不同的标准压力。13个标准压力的压力值依次为0兆帕、5兆帕、10兆帕、15兆帕、20兆帕、25兆帕、30兆帕、35兆帕、40兆帕、45兆帕、50兆帕、55兆帕、60兆帕。由此，相邻两个标准压力之间的数值之差为5兆帕。而且，从0兆帕开始测试，每测试一次，给对标准压力增加5兆帕，使得每个标准压力的压力值都是5的倍数，更进一步简化了压力传感器100校准过程中的数据收集。

在一些实施例中，在步骤S10之前还包括步骤：根据待校准的压力传感器100的工作温度，设置压力传感器100校准时的环境温度。

由于不同的实验现场和环境，试验中使用压力传感器100的工作温度差距较大，操作人员可以结合实际的压力传感器100的工作温度对实验现场的环境温度进行设置。因此，通过对压力传感器100校准时的环境温度的设置，实现工作在不同温度条件下的压力传感器100的校准，不会引入额外的测量误差，以保证压力传感器100的校准精度。

作为一个优选地的实施例中，环境温度在零下40摄氏度至300摄氏度之间选取。更进一步的，环境温度可以在零下20摄氏度至130摄氏度之间选取。

具体的，设置压力传感器100校准时的环境温度的步骤包括：提供一恒温箱，根据待校准的压力传感器100的工作温度设置恒温箱内的环境温度；将待校准的压力传感器100置于恒温箱内。

在压力传感器100的整个校准过程都是在恒温箱内进行的，而且恒温箱内的环境温度可以持续保持，以保证压力传感器100校准时受环境温度变化的影响，更进一步提高了压力传感器100的校准精度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种压力传感器的校准方法，所述压力传感器包括芯体、与所述芯体连接的模数转换模块、与所述模数转换模块电连接的处理器及与所述处理器连接的测试按键，其特征在于，包括步骤：

对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力；

每向所述芯体施加一个标准压力后，所述模数转换模块将所述芯体输出的模拟信号转换为数字信号；

每向所述芯体施加一个标准压力前，对所述测试按键施加一个按压操作以生成一个触发信号；

所述测试按键每生成一个触发信号时，所述处理器根据所述数字信号输出一个输出数据；

所述处理器对输入的所述一组标准压力及与每个所述标准压力对应的所述输出数据进行线性拟合，以获得一个校准后的线性拟合方程。

2.根据权利要求1所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，所述一组标准压力包括多个数值依次增加的标准压力。

3.根据权利要求2所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，任意相邻的两个所述标准压力之间的数值之差为预设值。

4.根据权利要求3所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，所述一组标准压力包括13个数值不同的标准压力；所述13个标准压力的压力值依次为0兆帕、5兆帕、10兆帕、15兆帕、20兆帕、25兆帕、30兆帕、35兆帕、40兆帕、45兆帕、50兆帕、55兆帕、60兆帕。

5.根据权利要求1所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力的步骤为：

利用压力设备依次对所述芯体施加一组数值不同的标准压力。

6.根据权利要求1所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力的步骤包括：

提供多个重量相同或者不同的砝码；

依次向所述芯体上放置多组不同重量的砝码，以向芯体施加一组数值不同的标准压力；

其中，放置在所述芯体上的每一组砝码包括一个或多个砝码。

7.根据权利要求1所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，在对所述芯体依次施加一组数值不同的标准压力的步骤之前，还包括步骤：

根据待校准的所述压力传感器的工作温度，设置所述压力传感器校准时的环境温度。

8.根据权利要求7所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，所述环境温度在零下40摄氏度至300摄氏度之间选取。

9.根据权利要求7所述的压力传感器的校准方法，其特征在于，根据待校准的所述压力传感器的工作温度，设置所述压力传感器校准时的环境温度的步骤包括：

提供一恒温箱，根据待校准的所述压力传感器的工作温度设置所述恒温箱内的环境温度；

将待校准的所述压力传感器置于所述恒温箱体内。

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