CN112945463A - 一种压力变送器零压自动校准装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力变送器零压自动校准装置及方法，包括以下设备：一个作为被测量压力对象的第一被测介质；一个压力敏感器件；一个可由软件控制使被测量的密闭气路和大气连通的气路开关；用于读取压力敏感器件信号及输出转换后的信号的PCBA板；其中，所述PCBA板与压力敏感器件电连接，所述的压力敏感器件一端通过第一气路连接口连接第一被测介质构成密闭气路，所述压力敏感器件的另一端通过第二气路连接口与大气连通，在第一气路连接口上还连接与大气连通的所述气路开关，实现当控制气路开关打开时，以保证密闭气路连通大气，并达成第一气路连接口和第二气路连接口之间差压为零的状态。本发明提高检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力校准的技术领域，尤其是一种压力变送器零压自动校准方法。
背景技术
压力传感器限于自身物理特性，输出的信号随着产品使用时间的增长会有所偏移，这种偏移会造成测量精度降低。
市场上的压力变送器，仅具有传感器信号读取功能及信号转换的功能，对传感器的零压偏移无能为力，因此如何设计一款能够对压力变送器进行偏移情况下的调节下的压力校准，以提高检测精度显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种在设定时间下，创造压力变送器差压为零的条件，并做零压校准，保证变送器可以输出极度接近于理想值的信号，达成极高的测量精度的一种压力变送器零压自动校准方法。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种压力变送器零压自动校准装置，包括以下设备：
一个作为被测量压力对象的第一被测介质；
一个压力敏感器件；
一个可由软件控制使被测量的密闭气路和大气连通的气路开关；
用于读取压力敏感器件信号及输出转换后的信号的PCBA板；
其中，所述PCBA板与压力敏感器件电连接，所述的压力敏感器件一端通过第一气路连接口连接第一被测介质构成密闭气路，所述压力敏感器件的另一端通过第二气路连接口与大气连通，在第一气路连接口上还连接与大气连通的所述气路开关，实现当控制气路开关打开时，以保证密闭气路连通大气，并达成第一气路连接口和第二气路连接口之间差压为零的状态。
进一步，在第二气路连接口上还连接有第二被测介质也构成密闭气路，在第二气路连接口上还连接有与大气连通的第二电磁阀。
进一步，所述的气路开关为第一电磁阀。
进一步，所述压力敏感器件为压力传感器。
进一步，所述PCBA板上还连接有wifi传输器。
本发明还公开了一种压力变送器零压自动校准方法，包括由传感器生产商将压力敏感器件调制成压力与信号成线性相关图，从而读取到压力敏感器件电信号时可以根据线性函数计算出对应的被测介质压力，具体步骤如下：
S1、获取敏感器件工厂校准形成的直线函数y＝kx+b，其中压力敏感器件的电信号定义为x，压力值定义为y；
S2、开启对应的气路开关，利用电磁阀进行打气，创造压差为零的条件(即y＝0)，然后通过PCBA板获取电信号x的实时数值，然后带入步骤S1的直线函数中，最终计算出压力偏移后，直线函数中b的实际数值b1，然后通过软件将步骤S1中的直线函数y＝kx+b修改为y＝kx+b1，达到校准目的。软件可设置定期循环该步骤校准。。
本发明得到的一种压力变送器零压自动校准装置及方法，本发明通过选择开启对应的气路开关，利用电磁阀进行打气，来创造压差为零的条件，然后通过PCBA板获取电信号x的实时数值，并带入原先定义的直线函数中，获得偏移量，并通过软件替换偏移量，最终保证传感器可以输出极度接近于理想值的信号，最终达成极高的测量精度。
附图说明
图1是实施例1中一种压力变送器零压自动校准装置的结构示意图；
图2是实施例1中一种压力变送器零压自动校准方法中传感器压力偏移直线图；
图3是实施例1中一种压力变送器零压自动校准方法中传感器压力偏移直线的偏移图。
图4是实施例2中一种压力变送器零压自动校准装置的结构示意图。
附图标记中：第一被测介质1；压力敏感器件2；气路开关3；PCBA板4；第一气路连接口5；第二气路连接口6；第二被测介质7；第二电磁阀8；wifi传输器9。
具体实施方式
下面结合实施例对发明创造作进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供的一种压力变送器零压自动校准装置，包括以下设备：
一个作为被测量压力对象的第一被测介质1；
一个压力敏感器件2；
一个可由软件控制使被测量的密闭气路和大气连通的气路开关3；
用于读取压力敏感器件2信号及输出转换后的信号的PCBA板4；
其中，所述PCBA板4与压力敏感器件2电连接，所述的压力敏感器件2一端通过第一气路连接口5连接第一被测介质1构成密闭气路，所述压力敏感器件2的另一端通过第二气路连接口6与大气连通，在第一气路连接口5上还连接与大气连通的所述气路开关3，实现当控制气路开关3打开时，以保证密闭气路连通大气，并达成第一气路连接口5和第二气路连接口6之间差压为零的状态。
所述的气路开关3为第一电磁阀。
所述压力敏感器件2为压力传感器。
进一步，所述PCBA板4上还连接有wifi传输器9。
如图2所示，本实施例还公开了一种压力变送器零压自动校准方法，包括由传感器生产商将压力敏感器件2调制成压力与信号成线性相关图，从而读取到压力敏感器件2电信号时可以根据线性函数计算出对应的被测介质压力，具体步骤如下：
S1、获取敏感器件工厂校准形成的直线函数y＝kx+b，其中压力敏感器件的电信号定义为x，压力值定义为y；
S2、开启对应的气路开关，利用电磁阀进行打气，创造压差为零的条件(即y＝0)，然后通过PCBA板获取电信号x的实时数值，然后带入步骤S1的直线函数中，最终计算出压力偏移后，直线函数中b的实际数值b1，然后通过软件将步骤S1中的直线函数y＝kx+b修改为y＝kx+b1，达到校准目的。软件可设置定期循环该步骤校准。。
在本实施例中由于y＝kx+b是由敏感器件工厂校准形成的直线，当x＝0.5时，理论上y应该＝b+0.5k，但是实际上因为敏感器件的漂移，x＝0.5(信号为0.5)时，y会和理论值会向上偏移成b1或向下偏移成b2，因此本发明就是创造零压(y＝0)的条件，来读取这个偏移量，在软件里用算法把偏移量去除达到校准目的。
例如在本实施例中工厂：定义x1＝0.5V，y1＝0Pa；x2＝4.5V，y2＝1000Pa，然后将两个端点分别代入直线函数y＝kx+b得到以下两个等式：0＝k*0.5+b；1000＝k*4.5+b，获得k＝250，b＝-125；最终获得压力偏移直线函数为：y＝250x-125；此时的b就是-125，作为基础偏差量，随着一段时间后，开启对应的气路开关，利用电磁阀进行打气，创造压差为零的条件，然后通过PCBA板获取电信号x的实时数值，然后带入步骤S1的直线函数中，最终计算出压力偏移后，直线函数中b(-125)变成了实际数值b1，然后通过软件将步骤S1中的直线函数y＝kx+b修改为y＝kx+b1，一段时间后，若测量的直线函数中b变成了实际数值b2，就将直线函数y＝kx+b2，以此循环即可。
在具体实施例中获取传感器压力量程也可以大于或小于1000Pa，且信号输出为也可以大于4.5V或小于0.5V或者是其它形式的信号比如电流信号或数字信号，而压力量程为0-1000Pa，获取信号输出为0.5-4.5V仅仅作为示例方案考虑！
如图3所示，在传感器使用过程中，因传感器本身的物理特性造成直线函数可能向左或向右偏移，举例零压向右偏移到0.54V，就会造成按照y＝250x-125算出的压力有偏差10Pa的偏差，从而精度降低，因此在实际情况中需要考虑。
本发明通过选择开启对应的气路开关，利用电磁阀进行打气，来创造压差为零的条件，然后通过PCBA板获取电信号x的实时数值，并带入原先定义的直线函数中，获得偏移量，并通过软件替换偏移量，最终保证传感器可以输出极度接近于理想值的信号，最终达成极高的测量精度。
实施例2：
如图4所示，本实施例提供的一种压力变送器零压自动校准装置，在第二气路连接口6上还连接有第二被测介质7也构成密闭气路，在第二气路连接口6上还连接有与大气连通的第二电磁阀8，通过本实施例设置实现对两个检测对应进行同时检测，实现同时压力调节。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种压力变送器零压自动校准装置，其特征在于包括以下设备：
一个作为被测量压力对象的第一被测介质(1)；
一个压力敏感器件(2)；
一个可由软件控制使被测量的密闭气路和大气连通的气路开关(3)；
用于读取压力敏感器件(2)信号及输出转换后的信号的PCBA板(4)；
其中，所述PCBA板(4)与压力敏感器件(2)电连接，所述的压力敏感器件(2)一端通过第一气路连接口(5)连接第一被测介质(1)构成密闭气路，所述压力敏感器件(2)的另一端通过第二气路连接口(6)与大气连通，在第一气路连接口(5)上还连接与大气连通的所述气路开关(3)，实现当控制气路开关(3)打开时，以保证密闭气路连通大气，并达成第一气路连接口(5)和第二气路连接口(6)之间差压为零的状态。
2.根据权利要求1所述的一种压力变送器零压自动校准装置，其特征在于：在第二气路连接口(6)上还连接有第二被测介质(7)也构成密闭气路，在第二气路连接口(6)上还连接有与大气连通的第二电磁阀(8)。
3.根据权利要求1所述的一种压力变送器零压自动校准装置，其特征在于：所述的气路开关(3)为第一电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种压力变送器零压自动校准装置，其特征在于：所述压力敏感器件(2)为压力传感器。
5.根据权利要求1所述的一种压力变送器零压自动校准装置，其特征在于：所述PCBA板(4)上还连接有wifi传输器(9)。
6.一种压力变送器零压自动校准方法，其特征在于，包括由传感器生产商将压力敏感器件调制成压力与信号成线性相关图，从而读取到压力敏感器件电信号时可以根据线性函数计算出对应的被测介质压力，具体步骤如下：
S1、获取敏感器件工厂校准形成的直线函数y＝kx+b，其中压力敏感器件的电信号定义为x，压力值定义为y；
S2、开启对应的气路开关，利用电磁阀进行打气，创造压差为零的条件，然后通过PCBA板获取电信号x的实时数值，然后带入步骤S1的直线函数中，最终计算出压力偏移后，直线函数中b的实际数值b1，然后通过软件将步骤S1中的直线函数y＝kx+b修改为y＝kx+b1，达到校准目的。
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