专利名称：一种减小压力传感器基本误差的方法
技术领域：
本发明涉及压力传感器校准及测量技术领域，尤其是一种减小压力传感器系统误 差中基本误差的方法。
背景技术：
各种传感器系统由于种种原因都存在误差，压力传感器也不例外。在测量过程中， 压力传感器存在着系统误差，找出并减小系统误差有利于提高测量精度，因此研究如何减 小压力传感器的系统误差显得非常重要。为此国内外学者从不同的角度对减小压力传感 器误差作了许多研究，并申请了大量专利，如1、申请号为CN200610088029.5的中国专利 公开的“压力传感器误差修正方法”对压力传感器零位失调、温度漂移、非线性三项误差进 行修正；2、申请号为CN200910004648. 5的中国专利公开的“用于补偿压力传感器误差的系 统和方法”用于校准传感器与其他压力传感器的压力值之间的差值进行补偿；3、申请号为 CN200810055512. 2的中国专利公开的“计量电子测压器灵敏度的方法”分别在常温、高温和 低温环境下对被校准的电子测压器进行动态校准，主要用于温度修正。这些研究和专利大 多应用于对传感器的各方面误差进行修正或补偿，但是在压力传感器误差中还有一项比较 重要的误差，即基本误差。压力传感器的基本误差是指压力传感器制造出厂前在规定条件 下进行校验时的误差。压力传感器的基本误差是传感器本身所固有的，因此又称固有误差， 它与压力传感器的结构原理、元器件质量和装配工艺等因素有关，基本误差的大小常用传 感器的精度等级来表示，它是一个确定的值。基本误差也是测量仪器划分准确度的重要依 据。现有技术没有直接通过减小压力传感器基本误差的解决方法来提高传感器测量精度， 同时对减小压力传感器基本误差也无能为力。

发明内容
为了克服现有技术无法减小压力传感器基本误差的不足，本发明提供了一种减小 压力传感器基本误差的方法，克服了现有技术的对基本误差无能为力的缺点，减小压力传 感器的基本误差，提高测量精度。本发明的主要思路是调节压力校准仪输出M个预校准气压Pse |m，m = 1,2…… M，施加到压力传感器上，使压力传感器产生得到M个压力数据Plttm,用Pe |m替换Plttm,并 用来逐个校准压力传感器的量程，将M个压力校准系数Ceiesiim各自乘以X倍，得到M个压 力校准值C_m，与相对应M个电压测量值Vlttm相乘得到M个压力点的一组压力值，对压力 值进行精度等级检定，通过反复增减X值找出满足精度等级的最大时传感器量程系数的最 佳值。使测量大小不同的压力时始终处于精度最高的状态。本发明具体包括下述步骤步骤一选择压力校准仪的量程，使其等于压力传感器的量程，将压力校准仪的量 程均分M个预校准气压P··，m = 1,2……M，并施加到压力传感器上，调节压力校准仪输 出M个Pwsilm,使压力传感器产生M个压力测量数据Plttm以及相对应的电压测量值Viwm，并分别将这M个压力数据Plttm和电压测量值Vlttm按测量的先后顺序依次存储。(M取 大于5的任意自然数。)步骤二 将M个Plttm作 为用来校准的数据，并将Plttm按先后顺序逐个输入到压 力校准仪，再次启动压力校准仪施加到压力传感器，用M个校准数据Plttm逐个校准压力传 感器的量程，得到M个压力校准系数C校縣.，即C校准系^二？测量少校‘，其中，V校准 1是皿 个压力传感器所对应的电压值。步骤三通过增减传感器量程系数X的值找出满足相对精度等级最高时传感器量 程系数的最佳值，第一次取X = 1，将M个压力校准系数各自乘以X倍，Ce ISiim*X = Cemffl, 得到压力校准值C_m，并按相乘的先后顺序逐个存储，X取值范围0. 85 1. 25。步骤四计算压力值，将M个压力校准值Ce |m与相对应的预校准气压时压力传感 器产生的M个电压测量值Vlttm相乘得到M个压力值Pm，即Ceil^Viwm = Pm。步骤五等级检定，按国家规定的压力传感器检定方法对M个压力值Pm进行精度 等级检定，确定一组压力值Pm的精度等级。步骤六对一组压力值Pm的精度等级检定结果进行比较，若本次等级检定与上次 相比精度等级提高，则在现有传感器量程系数χ上增加△ χ作为新的传感器量程系数χ重 复步骤三至步骤六；如果精度等级降低，则在现有传感器量程系数X上减去ΔΧ作为新的传 感器量程系数X重复步骤三至步骤六。ΔΧ的取值范围是0. 01 0. 011，每增加或减小一 次传感器量程系数，计数器N加1，N的初始值为1。步骤七当步骤六检定的精度等级不再增加时，第N-I次取值的传感器量程系数X 乘以原传感器量程就是传感器量程系数的最佳值。本发明的有益效果是针对现有压力传感器存在基本误差的缺陷，用M个校准数 据Pi^SM逐个校准压力传感器的量程，通过增减传感器量程系数X的值找出满足相对精度等 级最高时传感器量程系数的最佳值。可以减小压力传感器基本误差，提高压力传感器测量 基本测量精度。方法简单，可广泛用于压力测量领域。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。


附图1是本发明硬件方框原理图；附图2是本发明步骤流程具体实施例方式本系统硬件如附图1所示，包括压力传感器、调理器及AD转换器、计算机、测量运 算存储器、压力校准系数存储器、压力校准仪和压力数据输出。压力传感器通过调理器及 AD转换器、测量运算存储器连接压力校准仪，压力校准仪通过气路连接压力传感器，压力传 感器通过调理器及AD转换器、计算机连接压力校准系数存储器，计算机连接测量运算存储 器、压力数据输出。方法实施例1 如图2所示，本发明包括以下步骤1、选择压力校准仪的量程=压力传感器的量程=lOKPa，将压力校准仪的量程均分10个{P预β |1，......，PssmJ预校准压力施加到压力传感器上，调节压力校准仪输出
使压力传感器产生10个压力测量数据{Ρ}ΛΛ1，......PiwiJ以及相对应的电压测量值{V
......v 10}，并分别将10个压力数据和10个电压测量值按测量的先后顺序依次存储。2、将10个{P测量......PlttltJ作为用来校准的数据，按先后顺序逐个输入到压 力校准仪，再次启动压力校准仪施加到压力传感器，用10个校准数据{Ρ}ΛΛ1，......，Ρ
10}逐个校准压力传感器的量程，得到10个压力校准系数{C_Siu，......，CsmioI。3、第一次X = 1，将10个压力校准系数各自乘以1倍，{C校准系数1;......，C校准系数
10} = {C校准......，C校准10}，得到10压力校准值C校准m，并按相乘的先后顺序逐个存储。
改变传感器量程系数，通过增减传感器量程系数X的值找出满足相对精度等级最高时传感 器量程系数的最佳值，每次增减传感器量程系数的值是0.01。4、计算压力值，将10个压力校准值ICem,......，CemicJ与相对应的10个电压
测量值IV 测量1，......，V测量ItJ 相乘得到10个压力值{P1;......，P10}。5、按国家规定的压力传感器检定方法对10个压力值{P”......,P10I进行精度等
级检定，确定一组压力值{p1;......，P10I的精度等级。6、对第一组压力值(P1,......,P10I的精度等级检定结果是0.03000，将X增加到
1.01重复步骤3至6，得到精度等级=0.02999表示精度增加，取ΔΧ = 0.01，将X值再增 加到1. 02重复步骤3至6。(说明；精度等级越小，精度越高)7、当X增加到1.2时精度等级是0.02987。当X增加到1. 21时，精度等级还是 0. 02987。说明X = 1. 2乘以原量程就是传感器量程系数的最佳值，同时精度最高。方法实施例2 如图2所示，本发明包括以下步骤1、选择压力校准仪的量程=压力传感器的量程=2MPa，将压力校准仪的量程均分
200个{Pse il，......，Psem 200I预校准气压施加到压力传感器上，调节压力校准仪输出
使压力传感器产生200个压力测量数据{Ρ}ΛΛ1，......，Piw2cJ以及相对应的电压测量值
IVlttl,......，Vili200I，并分别将200个压力数据和200个电压测量值按测量的先后顺序
依次存储。2、将200个{P测量......，Pili200I作为用来校准的数据，按先后顺序逐个输入
到压力校准仪，再次启动压力校准仪施加到压力传感器，用200个校准数据{Ρ}ΛΛ1，......，
P 2J逐个校准压力传感器的量程，得到200个压力校准系数，......，Ce准·
20cJ °3、第一次X= 1，将200个压力校准系数各自乘以1倍，{C校准系一1，......，C校准系
数200*1} = IC校准！，......，C校准200}，得到200压力校准值C校准M，并按相乘的先后顺序逐个
存储。通过增减传感器量程系数X的值找出满足相对精度等级最高时传感器量程系数的最 佳值，每次增减传感器量程系数的值是0. 01。4、计算压力值，将200个压力校准值{C校准......，C校准200}与相对应的200个
电压测量值{V测量1，......，V测量20(J 相乘得到200个压力值{P1;......，P200I。5、按国家规定的压力传感器检定方法对200个压力值{P”......,P200I进行精度
等级检定，确定一组压力值{p1;......，P200I的精度等级。
6、对第一组压力值{P1;......，P2QQ}的精度等级检定结果是0. 03000，将X增加到
1.01重复步骤3至6，得到精度等级=0. 03001表示精度降低，取ΔΧ = -0. 01，将X减小到 0. 99重复步骤3至6，等级检定结果是0. 02999，说明精度等级提高将X值再减小到0. 98重 复步骤3至6。 7、当X减小到0. 91时精度等级是0. 02997。当X减小到0. 90时，精度等级还是 0. 02997。说明X = 0. 91乘以原量程就是传感器量程系数的最佳值，同时精度最高。
权利要求
一种减小压力传感器基本误差的方法，其特征在于包括下述步骤步骤一选择压力校准仪的量程，使其等于压力传感器的量程，将压力校准仪的量程均分M个预校准气压P预校准m，m＝1，2……M，并施加到压力传感器上，调节压力校准仪输出M个P预校准m，使压力传感器产生M个压力测量数据P测量m以及相对应的电压测量值V测量m；步骤二将M个P测量m作为用来校准的数据，并将P测量m按先后顺序逐个输入到压力校准仪，再次启动压力校准仪施加到压力传感器，用M个校准数据P测量m逐个校准压力传感器的量程，得到M个压力校准系数C校准系数m，即C校准系数m＝P测量m/V校准m，其中，V校准m是M个压力传感器所对应的电压值；步骤三将M个压力校准系数各自乘以X倍，C校准系数m*X＝C校准m，得到压力校准值C校准m，并按相乘的先后顺序逐个存储，X取值范围0.85～1.25，第一次运算时X取值为1；步骤四计算压力值，将M个压力校准值C校准m与相对应的预校准气压时压力传感器产生的M个电压测量值V测量m相乘得到M个压力值Pm，即C校准m*V测量m＝Pm；步骤五按国家规定的压力传感器检定方法对M个压力值Pm进行精度等级检定，确定一组压力值Pm的精度等级；步骤六对一组压力值Pm的精度等级检定结果进行比较，若本次等级检定与上次相比精度等级提高，则在现有传感器量程系数X上增加ΔX作为新的传感器量程系数X重复步骤三至步骤六；如果精度等级降低，则在现有传感器量程系数X上减去ΔX作为新的传感器量程系数X重复步骤三至步骤六；ΔX的取值范围是0.01～0.011，每增加或减小一次传感器量程系数，计数器N加1，N的初始值为1；步骤七当步骤六检定的精度等级不再增加时，第N-1次取值的传感器量程系数X乘以原传感器量程就是传感器量程系数的最佳值。
全文摘要
本发明公开了一种减小压力传感器基本误差的方法，将压力校准仪的量程均分，使压力传感器产生M个压力测量数据及对应的电压，逐个校准压力传感器的量程，得到M个压力校准系数，将M个压力校准系数各自乘以X倍得到压力校准值C校准m，将M个压力校准值C校准m与相对应的预校准气压时压力传感器产生的M个电压测量值V测量m相乘得到M个压力值Pm，确定一组压力值Pm的精度等级并进行比较，当检定的精度等级不再增加时，得到传感器量程系数的最佳值。本发明可以减小压力传感器基本误差，提高压力传感器测量基本测量精度。
文档编号G01L27/00GK101846572SQ201010171489
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者惠增宏, 焦予秦, 金承信, 高正红, 高永卫 申请人:西北工业大学