一種基于溫度參考的壓力補償校準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及壓力采集類儀表精度校準和溫度補償領(lǐng)域，具體地說是一種基于溫度 參考的壓力補償校準方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在數(shù)據(jù)采集應(yīng)用領(lǐng)域，準確的采集到真實物理量是一個高難度的課題，我們通過 對實際問題的總結(jié)、數(shù)據(jù)的分析，逐步優(yōu)化我們的方法，使采集結(jié)果越來越接近于真實值。
[0003] 對于壓力數(shù)據(jù)的采集，通常由兩部分構(gòu)成，電子器件部分和傳感器部分。傳感器部 分實現(xiàn)物理信號到電信號的轉(zhuǎn)換，電子器件部分實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。但是，送兩部 分器件都會隨著環(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生變化，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。
[0004] 傳統(tǒng)的方法都要對兩部分進行硬件的溫度補償，但是，無論是傳感器還是電子器 件，在硬件實現(xiàn)溫度補償?shù)倪^程當(dāng)中，實現(xiàn)難度大、后期調(diào)整困難，且花費成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過對研發(fā)過程中的數(shù)據(jù)進行總結(jié)，提出一種簡單 實用的補償計算方法，經(jīng)過簡單的標定，結(jié)合本文的計算方法，即可實現(xiàn)消除誤差，獲取目 標精度的目的。
[0006] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是；一種基于溫度參考的壓力補償校準 方法，包括W下步驟：
[0007] 步驟1 ;根據(jù)電子器件使用環(huán)境的溫度和AD轉(zhuǎn)換電路輸出端的數(shù)字量，劃分溫度 區(qū)間；
[0008] 步驟2 ;通過等分法確定壓力標定點，分割壓力區(qū)間，并計算相鄰壓力標定點之間 的變化量；
[0009] 步驟3 ;計算溫度變化修正值，對壓力進行補償校準。
[0010] 所述溫度區(qū)間的劃分過程為：
[001引其中；Dp。為壓力P條件下溫度點a的標定數(shù)字量；Dpb為壓力P條件下溫度點b的 標定數(shù)字量；町為常溫條件下的滿量程數(shù)字量；dpre為儀表精度；P為壓力量程最大值點；曰、 b為相同壓力下相鄰溫度點。
[0013] 所述壓力區(qū)間的計算過程為：
[001引其中；Dt。為溫度T條件下壓力點a的標定數(shù)字量；Dn-溫度T條件下壓力點b的 標定數(shù)字量；町為常溫條件下的滿量程數(shù)字量；dpf。為儀表精度；T為儀表使用環(huán)境邊界溫 度點；a、b為相同溫度下相鄰壓力點。
[0016] 所述相鄰壓力標定點之間的變化量的計算過程為：
[0018] 其中：5 ;。1,。;為某一溫度點下，相鄰壓力標定點之間的變化量；P。為標定壓力值 的較大值，P。1為標定壓力值的較小值；D。為標定數(shù)字量的較大值，D。1為標定數(shù)字量的較小 值。
[0019] 所述溫度變化修正值的計算過程為：
[002。 其中；屯為相同壓力下，不同溫度值之間，同一溫度變化的數(shù)字量變化量；Dt為較 大溫度點處的標定數(shù)字量，Dt 1為較小溫度點處的標定數(shù)字量；A t為溫度變化的差值。
[0022] 本發(fā)明具有W下有益效果及優(yōu)點：
[0023] 通過使用本文所述的方法，經(jīng)過短時間的標定，就可W達到儀表全溫度范圍實現(xiàn) 目標測量精度的目的，送樣可W節(jié)省大量的生產(chǎn)時間和生產(chǎn)成本。也可W使用較低成本的 傳感器和電子器件，生產(chǎn)出較高精度的儀表產(chǎn)品。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的方法步驟流程圖；
[00巧]圖2是本發(fā)明的壓力表實時數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明的溫度劃分示意圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明的壓力標定點示意圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明的不同溫度下的標定數(shù)據(jù)曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0030] 如圖2所示為壓力表實時數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程圖，首先要明確所設(shè)計的壓力表的量程范 圍是多少（如〇-6MPa)，然后將會對應(yīng)一個所采用傳感器的輸出信號范圍（如；0-80mV)，經(jīng) 過放大（如；1〇倍）后的模擬信號（如0-0. 8VDC)將輸入到AD轉(zhuǎn)換電路。AD轉(zhuǎn)換電路的 采集端將得到一個固定范圍的數(shù)字量信號（如：0-40000)。在壓力值的實時采集過程中，只 需根據(jù)所采集的數(shù)字量即可計算出當(dāng)前的壓力值。計算公式如下：
[003引其中：
[003引 Pc-當(dāng)前壓力值，D廣當(dāng)前采集到的數(shù)字量；
[0034] Ph-標定數(shù)據(jù)高點對應(yīng)的壓力值，V標定數(shù)據(jù)低點對應(yīng)的壓力值；
[003引 V標定壓力高點對應(yīng)的數(shù)字量，町-標定壓力低點對應(yīng)的數(shù)字量。
[0036] 如圖I所示為本發(fā)明的方法步驟流程圖，本方法主要通過H個步驟實現(xiàn)壓力采集 的溫度補償和誤差消除。
[0037] 第一步；實現(xiàn)溫度點的劃分。
[0038] 如圖3所示為溫度劃分示意圖。
[0039] 溫度的劃分應(yīng)該遵循一定的原則。主要看所選擇的壓力傳感器在生產(chǎn)過程中進行 的硬件溫度補償范圍，在硬件補償范圍內(nèi)選擇的溫度點的間隔可W寬一些，在未補償?shù)臏?度區(qū)間內(nèi)，選擇的溫度間隔要窄一些。選擇間隔的大小，可W通過傳感器和電路板的測試數(shù) 據(jù)及所設(shè)計儀表的精度進行調(diào)整。根據(jù)所設(shè)計儀表的使用環(huán)境溫度（如：-40~+85C )， 分別在最高和最低的邊界溫度點進行測試，讀取AD輸出端的數(shù)字量，其最大偏差應(yīng)遵循W 下公式：
[00川其中：
[0042] Dpa-壓力P條件下溫度點a的標定數(shù)字量；
[0043] Dpb-壓力P條件下溫度點b的標定數(shù)字量；
[0044] Df-常溫25C條件下，滿量程數(shù)字量，CU-儀表精度。
[004引注；P為壓力量程最大值點（如；0~6MPa，取6MPa)，曰、b為相同壓力下相鄰溫度 點。
[0046] W MPM281型號的傳感器為例，傳感器自身溫度補償范圍為-IOC~80。而產(chǎn)品 技術(shù)指標為-40°C~85°C。目標精度為0. 5級，可選擇巧(TC、+25°C、-15°C、-25°C、-35°C 作為柄定的溫度點。
[0047] 第二步：壓力標定點的選擇和變化量的確定。
[0048] 壓力標定點的選擇采用等分法，逐漸等分，最終確定等分點的數(shù)量。先選擇量程最 小點、量程中點、量程最大值點共3點，分別測量其AD輸出端的數(shù)字量的值，然后帶入下面 公式：
[0050] 其中：
[0051] Dt。-溫度T條件下壓力點a的標定數(shù)字量；
[005引Dn-溫度T條件下壓力點b的標定數(shù)字量；
[0053] Df-常溫（25C )條件下，滿量程數(shù)字量，dpre-儀表精度。
[0054] 注；T為儀表使用環(huán)境邊界溫度點（如；-40~+85°C，取-40°C、+85°C )，a、b為相 同溫度下相鄰壓力點。
[00巧]如圖4所示為壓力標定點示意圖。
[0056] W 0~6MPa量程、0. 5級的設(shè)計指標為例，可W選擇0MPa、l. 5MPa、3MPa、4. 5MPa、 6MPa作為壓力標定點。每兩個標定點之間的變化量可W用下面的公式獲得：
[0058]其中：
[005引 6 h 1,。>為某一溫度點下，兩個壓力標定點之間的變化量；
[0060] Pn為標定壓力值的較大值，Pn 1為標定壓力值的較小值；
[006。 D。為標定數(shù)字量的較大值，D。1為標定數(shù)字量的較小值。
[006引第立步讀現(xiàn)溫度的補償。
[006引如圖5所示為不同溫度下的標定數(shù)據(jù)曲線示意圖，在固定的溫度點，壓力值的采 集結(jié)果為一條近似的直線。不同的溫度點的采集結(jié)果描述在同一坐標系下，并非理想平行 線，而是組成類似的卿趴型。在選取的壓力分割點處分別作為計算的兩個參考點，其差值與 溫度的比值作為溫度變化的修正值。
[0064] 在兩條標定曲線之間，相同壓力下，溫度每變化At(例如rC )，標定數(shù)字量的變 化量的計算公式為：
[0066] 其中：
[0067] d。為相同壓力下，不同溫度值之間At(例如rc)的數(shù)字量變化量；
[006引Dt為較大溫度點處的標定數(shù)字量，Dt 1為較小溫度點處的標定數(shù)字量；
[0069] A t為溫度變化的差值。
[0070] 通過使用本文所述的方法，經(jīng)過短時間的標定，就可W達到儀表全溫度范圍實現(xiàn) 目標測量精度的目的，送樣可W節(jié)省大量的生產(chǎn)時間和生產(chǎn)成本。也可W使用較低成本的 傳感器和電子器件，生產(chǎn)出較高精度的儀表產(chǎn)品。
【主權(quán)項】
1. 一種基于溫度參考的壓力補償校準方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟1 :根據(jù)電子器件使用環(huán)境的溫度和AD轉(zhuǎn)換電路輸出端的數(shù)字量，劃分溫度區(qū) 間； 步驟2 :通過等分法確定壓力標定點，分割壓力區(qū)間，并計算相鄰壓力標定點之間的變 化量； 步驟3 :計算溫度變化修正值，對壓力進行補償校準。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度參考的壓力補償校準方法，其特征在于：所述溫度 區(qū)間的劃分過程為：其中：Dpa為壓力P條件下溫度點a的標定數(shù)字量；Dpb為壓力P條件下溫度點b的標定 數(shù)字量；DF為常溫條件下的滿量程數(shù)字量；dpra為儀表精度；P為壓力量程最大值點；a、b為 相同壓力下相鄰溫度點。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度參考的壓力補償校準方法，其特征在于：所述壓力 區(qū)間的計算過程為：其中：DTa為溫度T條件下壓力點a的標定數(shù)字量；DTb-溫度T條件下壓力點b的標定 數(shù)字量；DF為常溫條件下的滿量程數(shù)字量；dpra為儀表精度；T為儀表使用環(huán)境邊界溫度點； a、b為相同溫度下相鄰壓力點。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度參考的壓力補償校準方法，其特征在于：所述相鄰 壓力標定點之間的變化量的計算過程為：其中：1>n)為某一溫度點下，相鄰壓力標定點之間的變化量；Pn為標定壓力值的較 大值，Pn :為標定壓力值的較小值；Dn為標定數(shù)字量的較大值，Dn i為標定數(shù)字量的較小值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于溫度參考的壓力補償校準方法，其特征在于：所述溫度 變化修正值的計算過程為：其中：dn為相同壓力下，不同溫度值之間，同一溫度變化的數(shù)字量變化量；Dt為較大溫 度點處的標定數(shù)字量，Dt i為較小溫度點處的標定數(shù)字量；Λ t為溫度變化的差值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及壓力采集類儀表精度校準和溫度補償領(lǐng)域，具體地說是一種基于溫度參考的壓力補償校準方法。包括以下步驟：根據(jù)電子器件使用環(huán)境的溫度和AD轉(zhuǎn)換電路輸出端的數(shù)字量，劃分溫度區(qū)間；通過等分法確定壓力標定點，分割壓力區(qū)間，并計算相鄰壓力標定點之間的變化量；計算溫度變化修正值，對溫度進行補償校準。通過使用本文所述的方法，經(jīng)過短時間的標定，就可以達到儀表全溫度范圍實現(xiàn)目標測量精度的目的，這樣可以節(jié)省大量的生產(chǎn)時間和生產(chǎn)成本。也可以使用較低成本的傳感器和電子器件，生產(chǎn)出較高精度的儀表產(chǎn)品。
【IPC分類】G01F25/00, G01L27/00
【公開號】CN105527056
【申請?zhí)枴緾N201410509520
【發(fā)明人】張二鵬, 杜方, 孫金, 王同賓, 尚霜霜, 于曉白, 鄭耘, 金廣柱, 倪玉寒
【申請人】沈陽中科奧維科技股份有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2014年9月28日