壓差傳感器及其校準方法、校準檢驗方法與流程

本發明涉及計量測試技術領域，具體涉及一種壓差傳感器及其校準方法、校準檢驗方法。

背景技術：

壓差傳感器是指能夠用來測量兩個壓力之間的差值的傳感器，包括但不限于單膜片、雙膜片、熱式等技術原理的壓差傳感器。壓差傳感器廣泛應用于醫用檢測、工業自控、鐵路交通、航空航天、軍工、石化、油井、電力等眾多領域，基于壓差傳感器的設計原理，其在檢測的基準零點受環境因素（如溫濕度、大氣壓、電磁干擾等）影響，會導致測量得到的壓差值出現偏離零點位置的情況，即出現零點漂移誤差，從而導致采用此傳感器的設備、系統出現不可預測的錯誤。

本發明針對現有的壓差傳感器在零點位置容易產生零點漂移誤差的技術缺陷，提出了一種壓差傳感器，通過軟件對測量壓差值進行動態修正，從而無需人為輸入校準參數即可實現對測量壓差值的實時校準；此外，通過對校準結果進行檢驗，能夠提高校準的準確性。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種壓差傳感器及其校準方法、校準檢驗方法，以解決現有壓差傳感器容易產生零點漂移誤差的問題。

本發明的一個目的在于提供一種壓差傳感器的校準方法，用于對所述壓差傳感器的壓差檢測單元檢測到的壓差值進行校準，包括以下步驟：

s11、連續n次采集第一零點測量壓差值；所述第一零點測量壓差值為零點條件下由所述壓差檢測單元檢測到的壓差值，所述n為5至20；

s12、對n個第一零點測量壓差值進行去噪，得n個零點去噪壓差值；

s13、根據n個零點去噪壓差值計算所述壓差傳感器的偏置量；

s14、采用所述偏置量對所述壓差檢測單元的測量壓差值進行校準，得校準壓差值；所述校準壓差值=測量壓差值—偏置量。

其中，所述偏置量為所述n個零點去噪壓差值去除一個最大值和一個最小值后的平均值。

進一步地，連續兩次采集所述第一零點測量壓差值的時間間隔為250毫秒至2秒。

進一步地，所述步驟s13包括以下步驟：

s131、由所述n個零點去噪壓差值計算得到一個有效壓差值；所述有效壓差值為所述n個零點去噪壓差值去掉一個最大值和一個最小值后的平均值；

s132、重復步驟s11、s12、s131，計算得到m個有效壓差值；所述m為10至100；

s133、根據所述m個有效壓差值計算所述壓差傳感器的偏置量；所述偏置量為所述m個有效壓差值去除一個最大值和一個最小值后的平均值。

進一步地，對所述n個第一零點測量壓差值進行采集的時間間隔為5至20毫秒。

本發明的第二個目的在于提供一種壓差傳感器的校準檢驗方法，用于對壓差傳感器校準方法的準確性進行檢驗，包括以下步驟：

s21、連續k次采集第二零點測量壓差值；所述第二零點檢驗壓差值為零點條件下由所述壓差傳感器的壓差檢測單元檢測到的壓差值，所述k為50至300；

s22、由所述k個第二零點測量壓差值計算得到k個零點校準壓差值，所述零點校準壓差值=第二零點測量壓差值—偏置量；所述偏置量根據上述任一種壓差傳感器的校準方法獲得；

s23、根據所述k個零點校準壓差值判斷壓差傳感器校準方法的準確性。

進一步地，所述步驟s23包括：

所述k個零點校準壓差值均在容差范圍內時，確定所述壓差傳感器的校準方法準確性高；所述k個零點校準壓差值中的至少一個超出容差范圍時，確定所述壓差傳感器的校準方法準確性低；所述容差范圍為-2pa至2pa。

本發明的第三個目的在于提供一種壓差傳感器，包括壓差檢測單元、處理器及存儲介質，其特征在于，

所述處理器接收并處理所述壓差檢測單元檢測到的壓差數據；

所述存儲介質中儲存有多條指令，所述指令由所述處理器執行時實現如上述任一種壓差傳感器的校準方法的步驟。

進一步地，所述指令被所述處理器執行時還可以使所述處理器實現如上述任一種壓差傳感器的校準檢驗方法的步驟。

進一步地，所述壓差傳感器還包括壓差顯示單元，所述壓差顯示單元用于將所述處理器處理后獲得的校準壓差值進行顯示輸出。

本發明提供的壓差傳感器，可以通過軟件對測量壓差值進行動態修正，無需人為輸入校準參數即可實現對壓差傳感器測量壓差值的實時校準；此外，通過對校準結果進行檢驗，能夠提高校準的準確性。

附圖說明

圖1是本發明第一實施方式中壓差傳感器的校準方法的流程圖。

圖2是本發明一具體實施例中壓差傳感器的校準方法的流程圖。

圖3是本發明第二實施方式中壓差傳感器的校準方法的流程圖。

圖4是本發明另一具體實施例中壓差傳感器的校準方法的流程圖。

圖5是本發明第三實施方式中壓差傳感器的校準檢驗方法的流程圖。

圖6是本發明又一具體實施例中壓差傳感器的校準檢驗方法的流程圖。

圖7是本發明第四實施方式中壓差傳感器的結構框圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明第一實施方式提供了一種壓差傳感器的校準方法，用于對所述壓差傳感器的壓差檢測單元檢測到的壓差值進行校準，包括以下步驟：

s11、連續n次采集第一零點測量壓差值；所述第一零點測量壓差值為零點條件由所述所述壓差檢測單元檢測到的壓差值，所述n為5至20；

s12、對n個第一零點測量壓差值進行去噪，得n個零點去噪壓差值；

s13、根據n個零點去噪壓差值計算所述壓差傳感器的偏置量；

s14、采用所述偏置量對所述壓差檢測單元的測量壓差值進行校準，得校準壓差值；所述校準壓差值=測量壓差值—偏置量。

其中，所述零點條件是指設置所述壓差傳感器兩個端口處于同一壓力條件下。

針對本實施方式中對壓差值進行n次采集的總的采集時長，較佳地，設置在為3至10秒內；即連續兩次采集的時間間隔為250毫秒至2秒。這是由于采集時長過短，獲得的n個零點測量壓差值缺乏代表性；采集時長過長，則影響壓差傳感器的校準效率。

針對步驟s12中對n個第一零點測量壓差值的去噪方法，本發明并無特殊限制，較佳的，本實施方式中采用卡爾曼濾波算法去噪。

針對所述偏置量的計算方法，本實施方式中，所述偏置量為所述n個零點去噪壓差值去除一個最大值和一個最小值后的平均值。

本發明一具體實施例提供了一種對壓差傳感器的校準方法，其中第一零點測量壓差值的采集數量n為10，本方案中對10次采集的總的采集時間為3秒，連續兩次采集的時間間隔為300毫秒。

具體的，如圖2所示，本實施例壓差傳感器的校準方法包括以下步驟：

s111、設置壓差傳感器零點條件；其中零點條件為設置所述壓差傳感器兩個端口處于同一壓力條件下；

s112、采集第一零點測量壓差值；所述第一零點測量壓差值為零點條件下由所述壓差檢測單元檢測到的壓差值；

s113、判斷采集的第一零點測量值的采集數量是否達到10個；當第一零點測量值的采集數量未達到10個時，重復步驟s112；當第一零點測量值的采集數量達到10個時，進行步驟s12；

s12、對10個第一零點測量壓差值進行去噪，得10個零點去噪壓差值；本實施例中，采用卡爾曼濾波算法對10個第一零點測量壓差值進行去噪；

s13、根據10個零點去噪壓差值計算所述壓差傳感器的偏置量；本實施例中，所述偏置量為10個零點去噪壓差值去除一個最大值和一個最小值后的平均值；

s14、采用所述偏置量對所述壓差檢測單元的測量壓差值進行校準，得校準壓差值；所述校準壓差值=測量壓差值—偏置量。

如圖3所示，本發明第二實施方式提供了一種壓差傳感器的校準方法，用于對所述壓差傳感器的壓差檢測單元檢測到的壓差值進行校準，包括以下步驟：

s11、連續n次采集第一零點測量壓差值；所述第一零點測量壓差值為零點條件下由所述壓差檢測單元檢測到的壓差值，所述n為5至20；

s12、對n個第一零點測量壓差值進行去噪，得n個零點去噪壓差值；

s131、由所述n個零點去噪壓差值計算得到一個有效壓差值；所述有效壓差值為所述n個零點去噪壓差值去掉一個最大值和一個最小值后的平均值；

s132、計算得m個有效壓差值；所述m為10至100；

s133、根據所述m個有效壓差值計算所述壓差傳感器的偏置量；所述偏置量為所述m個有效壓差值去除一個最大值和一個最小值后的平均值；

s14、采用所述偏置量對所述壓差檢測單元的測量壓差值進行校準，得校準壓差值；所述校準壓差值=測量壓差值—偏置量。

需要說明的是，與第一實施方式相比，本實施方式中連續n次采集第一零點測量壓差值的步驟共進行了m次，在維持總的采集時長為3至10秒，連續兩次采集的時間間隔約為5至20毫秒。

本實施方式與第一實施方式的校準方法相比，對第一零點測量壓差值的采集數量增多，同時還經過多次去噪和計算，從而使得偏置量的計算更精確。

本發明另一具體實施例提供了一種對壓差傳感器的校準方法，其中第一零點測量壓差值的采集總時長為3秒；采集的時間間隔為10毫秒；n為10，m為30。

具體的，如圖4所示，本實施例壓差傳感器的校準方法包括以下步驟：

s111、設置壓差傳感器零點條件；其中零點條件為設置所述壓差傳感器兩個端口處于同一壓力條件下；

s112、采集第一零點測量壓差值；所述第一零點測量壓差值為零點條件下由所述壓差檢測單元檢測到的壓差值；

s113、判斷采集的第一零點測量值的采集數量是否達到10個；當第一零點測量值的采集數量未達到10個時，重復步驟s112；當第一零點測量值的采集數量達到10個時，進行步驟s12；

s12、對10個第一零點測量壓差值進行去噪，得10個零點去噪壓差值；本實施例中，采用卡爾曼濾波算法對10個第一零點測量壓差值進行去噪；

s131、由10個零點去噪壓差值計算得到一個有效壓差值；所述有效壓差值為10個零點去噪壓差值去掉一個最大值和一個最小值后的平均值；

s132、判斷有效壓差值的數量是否達到30個；當有效壓差值的數量未達30個時，重復步驟s112、s113、s12和s131；當有效壓差值的數量達到30個時，進行步驟s133；

s133、根據所述30個有效壓差值計算所述壓差傳感器的偏置量；所述偏置量為30個有效壓差值去除一個最大值和一個最小值后的平均值；

s14、采用所述偏置量對所述壓差檢測單元的測量壓差值進行校準，得校準壓差值；所述校準壓差值=測量壓差值—偏置量。

如圖5所示，本發明第三實施方式提供了一種壓差傳感器的校準檢驗方法，用于對壓差傳感器校準方法的準確性進行檢驗，包括以下步驟：

s21、連續k次采集第二零點測量壓差值；所述第二零點檢驗壓差值為零點條件下由所述壓差傳感器的壓差檢測單元檢測到的壓差值，所述k為50至300；

s22、由所述k個第二零點測量壓差值計算得到k個零點校準壓差值，所述零點校準壓差值=第二零點測量壓差值—偏置量；所述偏置量根據上述任一種壓差傳感器的校準方法獲得；

s23、根據所述k個零點校準壓差值判斷壓差傳感器校準方法的準確性。

需要說明的是，所述第二零點測量壓差值與所述第一零點測量壓差值的采集時間不同。

針對k的值，所述k的與對第二零點測量壓差值的總的采集時長和相鄰兩側采集時間間隔有關；較佳地，對第二零點測量壓差值的采集時長為1至3秒；采集時間間隔為10至60毫秒。

本方案步驟簡單，能夠對壓差傳感器校準方法的準確性進行判斷，從而有效提高了對壓差傳感器校準的準確性。

本發明又一具體實施例提供了一種對壓差傳感器的校準檢驗方法，本實施例中，采集時長為1秒，采集時間間隔為10毫秒，k為100。

具體的，如圖6所示，包括以下步驟：

s211、設置壓差傳感器零點條件；其中零點條件為設置所述壓差傳感器兩個端口處于同一壓力條件下；

s212、采集第二零點測量壓差值；所述第二零點測量壓差值為零點條件下由所述壓差傳感器的壓差檢測單元檢測到的壓差值；

s221、根據第二零點測量壓差值計算零點校準壓差值；其中零點校準壓差值=第二零點測量壓差值—偏置量；所述偏置量根據上述任一種壓差傳感器的校準方法獲得；

s222、判斷零點校準壓差值的數量是否達到100個；當零點校準壓差值的數量未達到100個時，重復步驟s212和s221；當零點校準壓差值的數量達到100個時，進行步驟s23；

s23、判斷100個零點校準壓差值是否均在容差范圍；當100個零點校準壓差值均在容差范圍內時，確定所述壓差傳感器的校準方法準確性高；當所述100個零點校準值中的至少一個超出容差范圍時，確定所述壓差傳感器的校準方法準確性低；所述容差范圍為-2pa至2pa。

需要說明的是，容差范圍的確定需要考慮待校準壓差傳感器的分辨率、使用該傳感器的設備等因素，較佳的，容差范圍在-2pa至2pa具有較好的適用性。

針對確定所述壓差傳感器的校準方法準確性低的情況下，通常需要檢查壓差傳感器是否正確設置了零點條件，傳感器是否存在故障問題，然后再重新進行校準。

如圖7所示，本發明第四實施方式提供了一種壓差傳感器，包括壓差檢測單元、處理器及存儲介質；所述處理器接收并處理所述壓差檢測單元檢測到的壓差數據；

所述存儲介質中儲存有多條指令，所述指令由所述處理器執行時實現上述任一種所述壓差傳感器的校準方法的步驟。

本實施方式提供的壓差傳感器，通過處理器自動執行存儲介質中儲存的指令，從而可以自動實現對壓差檢測單元的校準。

進一步地，所述指令被所述處理器執行時還可以使所述處理器實現上述任一種壓差傳感器的校準檢驗方法的步驟。本方案的壓差傳感器能夠對校準結果進行驗證，提高了壓差傳感器校準的準確性。

進一步地，所述壓差傳感器還包括壓差顯示單元，所述壓差顯示單元用于將所述處理器處理后獲得的校準壓差值進行顯示輸出。

以上所述僅為本發明的較佳實施方式而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。