壓力或差壓傳感器的壓力波動標定裝置及其標定方法

2023-06-05 04:42:16 1

專利名稱：壓力或差壓傳感器的壓力波動標定裝置及其標定方法
技術領域：
本發明涉及流體壓力傳感器的標定裝置及標定方法，特別是涉及一種簡單、方便、 精密的流體壓力或差壓傳感器的壓力波動標定裝置及其標定方法。
背景技術：
壓力是流體的一個最基本參數，在一定壓力或差壓下的壓力波動測量在許多領域都顯得非常重要，壓力或差壓傳感器的壓力波動標定是非常關鍵的環節；但是，現在尚缺少簡單、方便和精密的壓力波動標定裝置和相應的標定方法。現有兩種標定方法其中一種壓力標定方式是通過壓力泵來提供壓力，再通過標準的壓力傳感器來顯示產生的壓力大小，該方法需要較多的輔助設備，需要較大的工作環境，能耗較大，攜帶不便；該方法產生的壓力大小主要靠溢流閥和壓力泵來控制，較難實現壓力大小的細微調節；同時，該方法的壓力大小通過標準的壓力傳感器來顯示，壓力測量的精度完全由標準的壓力傳感器的精度決定，在不使用昂貴的標準壓力傳感器的情況下，是難以達到壓力或差壓傳感器的壓力波動標定要求。其中另一種壓力標定方法是活塞式，通過砝碼的質量和活塞的截面積來比值獲得壓力的大小，為了提高測量精度需要消除加載在活塞上的摩擦阻力，採用輔助旋轉機構來使活塞和缸體間形成潤滑油膜，減小摩擦係數，這種活塞式壓力裝置輔助設備較多，對環境要求較高，成本很高，難以廣泛應用。

發明內容
為克服現有技術的缺陷，本發明的目的在於提供一種簡單、方便、精密的壓力裝置和標定方法，滿足通常現場環境的壓力或差壓傳感器的壓力波動標定需要。本發明解決技術問題採用如下技術方案壓力傳感器的壓力波動標定裝置，包括主壓力容器以及連接在所述主壓力容器上的標準壓力傳感器和待標定壓力傳感器；機架以及固設在所述機架上的缸體，所述缸體的內腔底部通過二號管路與所述主壓力容器連通；所述缸體的上部設有活塞，活塞杆的頂部外壁固設於有導向法蘭，所述導向法蘭以所述機架的立柱為導軌，且導向法蘭與導軌間設有位移傳感器；所述機架的頂部設有帶動所述活塞杆上下運行的傳動機構。所述活塞杆的上段中空並設有內螺紋，所述機架的上部設有與所述內螺紋匹配的絲槓，機架的頂部還設有控制電機、減速機及聯軸器，所述絲槓的頂端與所述聯軸器固聯。對於差壓傳感器的壓力波動標定，本發明採用的方案為差壓傳感器的壓力波動標定裝置，其包括主壓力容器以及連接在所述主壓力容器上的標準壓力傳感器和待標定壓力傳感器；
機架以及固設在所述機架上的缸體，所述缸體的內腔底部通過二號管路與所述主壓力容器連通；所述缸體的上部設有活塞，活塞杆的頂部外壁固設於有導向法蘭，所述導向法蘭以所述機架的立柱為導軌，且導向法蘭與導軌間設有位移傳感器；所述機架的頂部設有帶動所述活塞杆上下運行的傳動機構；設置輔助壓力容器，連通在輔助壓力容器底部的三號管路與所述二號管路及所述缸體的內腔形成三通，在所述三號管路上設有第二閥門；所述輔助壓力容器的上部通過一號管路與所述主壓力容器連通，並在所述一號管路上設有第一閥門及待標定差壓傳感器。與已有技術相比，本發明的有益效果體現在1、採用活塞位移計算流體壓力，從而不用考慮加載在活塞的摩擦阻力，不用添加消除摩擦阻力的旋轉機構，不用泵閥，使得該壓力裝置簡單，攜帶方便，成本降低；2、採用控制電機、減速器、聯軸器及絲槓驅動活塞杆，通過與活塞杆同步位移的位移傳感器，可以精確、方便地控制活塞移動的位移大小，從而精確地控制流體的體積變化， 最終達到精確地控制流體的壓力變化，不用調節泵，或者改變砝碼質量，使得該壓力裝置使用方便，且能夠產生所需的相當精確的壓力。3、通過曲線擬合建立活塞位移和壓力間的關係，不用泵，不用配備昂貴的標定用壓力傳感器，不用配備標準的砝碼組件，使得該壓力測量方法實用性較寬，裝置成本降低， 操作簡單。4、採用位移傳感器來測量壓力，可以獲得比標準壓力傳感器更高的壓力測量解析度，更好的地滿足一定壓力下的壓力或差壓傳感器的壓力波動標定要求。


圖1為本發明裝置的結構示意圖。圖中標號1主壓力容器，2標準壓力傳感器，3待標定壓力傳感器，4缸體，5 二號管路，6導向法蘭，7立柱，8位移傳感器，9活塞杆，10絲槓，11控制電機，12減速機，13聯軸器，14輔助壓力容器，15三號管路，16第二閥門，17 —號管路，18第二閥門，19待標定差壓傳感器。以下通過具體實施方式
，並結合附圖對本發明作進一步說明。
具體實施例方式實施例1 參見圖1，對於壓力傳感器的壓力波動進行標定，其裝置包括主壓力容器1以及連接在主壓力容器上的標準壓力傳感器2和待標定壓力傳感器 3 ；機架以及固設在機架上的缸體4，缸體4的內腔底部通過二號管路5與主壓力容器 1連通；在缸體4的上部設有活塞，活塞與缸體內壁之間密封，活塞上下移動帶動缸體內腔中的流體液位升降，使主壓力容器內的流體壓力產生波動。所述活塞的活塞杆9的頂部外壁固設於有導向法蘭6，導向法蘭6以機架的立柱7為導軌，並在導向法蘭上設有位移傳感器8，活塞杆9的上段中空並設有內螺紋，機架的上部設有與內螺紋匹配的絲槓10，機架的頂部還設有控制電機11、減速機12及聯軸器13，絲槓10的頂端與聯軸器13固聯。工作時， 由控制電機驅動絲槓10轉動，絲槓只轉動並不上下位移，因此可由絲槓驅動活塞杆上下移動。採用本裝置對壓力傳感器進行壓力波動標定的方法，操作時按如下步驟進行A、將待標定壓力傳感器3安裝在主壓力容器1上；B、啟動控制電機11，通過減速機12、聯軸器13驅動絲槓10轉動，絲槓10帶動活塞杆9下行，根據待標定壓力傳感器3的量程，選擇若干分布在量程壓力區間中的不同的壓力點，移動活塞，從零壓力開始直到標準壓力傳感器2顯示的壓力達到待標定壓力傳感器3 的滿量程的壓力為止；C、分別記下不同壓力點的壓力值及其對應的位移傳感器8上的位移值，以所述位移值為橫坐標，以壓力值為縱坐標，在直角坐標系中，標出位移傳感器顯示的位移值和相應標準壓力傳感器顯示的壓力值所對應的一組坐標點，再用曲線擬合這一組坐標點，建立活塞位移和主壓力容器的壓力間的關係；D、根據待標定壓力傳感器所要測量的在規定壓力下的壓力波動，第一步，大位移的移動活塞，使標準壓力傳感器2上顯示的數值達到規定壓力；第二步，根據已建立的活塞位移和主壓力容器的壓力間的關係，由壓力波動的大小求出活塞的位移值，再微量移動活塞，便可以產生所需的微小壓力波動，獲得標準壓力傳感器無法測量的微小壓力波動，實現對待標定壓力傳感器的壓力波動的標定。實施例2 對於差壓傳感器的壓力波動標定，其裝置包括主壓力容器1以及連接在主壓力容器上的標準壓力傳感器2和待標定壓力傳感器 3 ；機架以及固設在機架上的缸體4，缸體4的內腔底部通過二號管路5與主壓力容器 1連通；在缸體4的上部設有活塞，活塞與缸體內壁之間密封，活塞上下移動帶動缸體內腔中的流體液位升降，使主壓力容器內的流體壓力產生波動。所述活塞的活塞杆9的頂部外壁固設於有導向法蘭6，導向法蘭6以機架的立柱7為導軌，並在導向法蘭上設有位移傳感器8，活塞杆9的上段中空並設有內螺紋，機架的上部設有與內螺紋匹配的絲槓10，機架的頂部還設有控制電機11、減速機12及聯軸器13，絲槓10的頂端與聯軸器13固聯。工作時， 由控制電機驅動絲槓10轉動，絲槓只轉動並不上下位移，因此可由絲槓驅動活塞杆上下移動。另外設置輔助壓力容器14，連通在輔助壓力容器14底部的三號管路15與二號管路5及缸體的內腔形成三通，在三號管路15上設有第二閥門16 ；輔助壓力容器14的上部通過一號管路17與主壓力容器1連通，並在一號管路17 上設有第一閥門18及待標定差壓傳感器19。採用本裝置對差壓傳感器進行壓力波動標定的方法，操作時按如下步驟進行A、將待標定差壓傳感器19安裝在第一閥門18和輔助壓力容器14之間的一號管路17上，然後打開第一閥門18和第二閥門16;B、啟動控制電機11，通過減速機12、聯軸器13驅動絲槓10轉動，絲槓10帶動活塞杆9下行，活塞向下移動，使得標準壓力傳感器2達到參考壓力，關閉控制電機11 ；C、關閉第二閥門16，再次啟動控制電機11，絲槓10驅動活塞下移，根據待標定差壓傳感器19的量程，選擇若干分布在量程壓力內的不同的壓力點，移動活塞，從參考壓力值開始，直到標準壓力傳感器顯示的壓力達到參考壓力與待標定差壓傳感器的量程壓力的和時為止，分別記下不同壓力點的壓力值及其對應的位移傳感器上的位移值；D、以位移值為橫坐標，以壓力值為縱坐標，在直角坐標系中，標出位移傳感器顯示的位移值和相應標準壓力傳感器顯示的壓力值與參考壓力的差所對應的一組坐標點，再用曲線擬合這一組坐標點，在參考壓力下，建立活塞位移和主壓力容器的壓力變化間的關係；E、根據待標定差壓傳感器所要測量的在規定差壓下的壓力波動，第一步，移動活塞，使標準壓力傳感器上顯示的數值達到規定參考壓力值；第二步，根據已建立的活塞位移和主壓力容器的壓力變化間的關係，由壓力波動的大小求出活塞的位移值，微量移動活塞， 便可以產生所需的微小壓力波動，獲得標準壓力傳感器無法測量的微小壓力波動，實現對待標定差壓傳感器在規定壓力下的壓力波動的標定。在流體性能確定的情況下，採用高精度的標準壓力傳感器建立壓力和活塞位移間的關係曲線後，以後使用中可以不用標準壓力傳感器2。該裝置也可直接作為低精度的壓力傳感器的壓力標定和低精度差壓傳感器的壓差標定。輔助壓力容器14也可以為管道。
權利要求
1.壓力傳感器的壓力波動標定裝置，其特徵在於包括主壓力容器(1)以及連接在所述主壓力容器上的標準壓力傳感器( 和待標定壓力傳感器⑶；機架以及固設在所述機架上的缸體，所述缸體(4)的內腔底部通過二號管路(5)與所述主壓力容器(1)連通；所述缸體的上部設有活塞，活塞杆(9)的頂部外壁固設於有導向法蘭(6)，所述導向法蘭(6)以所述機架的立柱(7)為導軌，且導向法蘭與導軌間設有位移傳感器(8)；所述機架的頂部設有帶動所述活塞杆(9)上下運行的傳動機構。
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器的壓力波動標定裝置，其特徵在於，所述活塞杆 (9)的上段中空並設有內螺紋，所述機架的上部設有與所述內螺紋匹配的絲槓(10)，機架的頂部還設有控制電機(11)、減速機(1 及聯軸器(13)，所述絲槓(10)的頂端與所述聯軸器(13)固聯。
3.一種採用權利要求2所述的裝置對壓力傳感器進行壓力波動標定的方法，其特徵是按如下步驟進行A、將待標定壓力傳感器(3)安裝在主壓力容器(1)上；B、啟動控制電機(11)，通過減速機(12)、聯軸器(1 驅動絲槓(10)轉動，絲槓(10) 帶動活塞杆(9)下行，根據待標定壓力傳感器C3)的量程，選擇若干分布在量程壓力區間中的不同的壓力點，移動活塞，從零壓力開始直到標準壓力傳感器( 顯示的壓力達到待標定壓力傳感器(3)的滿量程的壓力為止；C、分別記下不同壓力點的壓力值及其對應的位移傳感器(8)上的位移值，以所述位移值為橫坐標，以壓力值為縱坐標，在直角坐標系中，標出位移傳感器顯示的位移值和相應標準壓力傳感器顯示的壓力值所對應的一組坐標點，再用曲線擬合這一組坐標點，建立活塞位移和主壓力容器的壓力間的關係；D、根據待標定壓力傳感器所要測量的在規定壓力下的壓力波動，第一步，大位移的移動活塞，使標準壓力傳感器( 上顯示的數值達到規定壓力；第二步，根據已建立的活塞位移和主壓力容器的壓力間的關係，由壓力波動的大小求出活塞的位移值，再微量移動活塞， 便可以產生所需的微小壓力波動，獲得標準壓力傳感器無法測量的微小壓力波動，實現對待標定壓力傳感器的壓力波動的標定。
4.差壓傳感器的壓力波動標定裝置，其特徵在於包括主壓力容器(1)以及連接在所述主壓力容器上的標準壓力傳感器( 和待標定壓力傳感器⑶；機架以及固設在所述機架上的缸體，所述缸體(4)的內腔底部通過二號管路(5)與所述主壓力容器(1)連通；所述缸體的上部設有活塞，活塞杆(9)的頂部外壁固設於有導向法蘭(6)，所述導向法蘭(6)以所述機架的立柱(7)為導軌，且導向法蘭與導軌間設有位移傳感器(8)；所述機架的頂部設有帶動所述活塞杆(9)上下運行的傳動機構；設置輔助壓力容器(14)，連通在輔助壓力容器(14)底部的三號管路(1 與所述二號管路( 及所述缸體的內腔形成三通，在所述三號管路(巧)上設有第二閥門(16)；所述輔助壓力容器(14)的上部通過一號管路(17)與所述主壓力容器(1)連通，並在所述一號管路(17)上設有第一閥門(18)及待標定差壓傳感器(19)。
5.根據權利要求4所述的差壓傳感器的壓力波動標定裝置，其特徵在於，所述活塞杆 (9)的上段中空並設有內螺紋，所述機架的上部設有與所述內螺紋匹配的絲槓(10)，機架的頂部還設有控制電機(11)、減速機(1 及聯軸器(13)，所述絲槓(10)的頂端與所述聯軸器(13)固聯。
6.一種採用權利要求4所述的裝置對差壓傳感器進行壓力波動標定的方法，其特徵是按如下步驟進行A、將待標定差壓傳感器(19)安裝在第一閥門(18)和輔助壓力容器(14)之間的一號管路(17)上，然後打開第一閥門(18)和第二閥門(16)；B、啟動控制電機(11)，通過減速機(12)、聯軸器(1 驅動絲槓(10)轉動，絲槓(10) 帶動活塞杆(9)下行，活塞向下移動，使得標準壓力傳感器( 達到參考壓力，關閉控制電機(11)；C、關閉第二閥門(16)，再次啟動控制電機(11)，絲槓(10)驅動活塞下移，根據待標定差壓傳感器(19)的量程，選擇若干分布在量程壓力內的不同的壓力點，移動活塞，從參考壓力值開始，直到標準壓力傳感器顯示的壓力達到參考壓力與待標定差壓傳感器的量程壓力的和時為止，分別記下不同壓力點的壓力值及其對應的位移傳感器上的位移值；D、以位移值為橫坐標，以壓力值為縱坐標，在直角坐標系中，標出位移傳感器顯示的位移值和相應標準壓力傳感器顯示的壓力值與參考壓力的差所對應的一組坐標點，再用曲線擬合這一組坐標點，在參考壓力下，建立活塞位移和主壓力容器的壓力變化間的關係；E、根據待標定差壓傳感器所要測量的在規定差壓下的壓力波動，第一步，移動活塞，使標準壓力傳感器上顯示的數值達到規定參考壓力值；第二步，根據已建立的活塞位移和主壓力容器的壓力變化間的關係，由壓力波動的大小求出活塞的位移值，微量移動活塞，便可以產生所需的微小壓力波動，獲得標準壓力傳感器無法測量的微小壓力波動，實現對待標定差壓傳感器在規定壓力下的壓力波動的標定。
全文摘要
本發明公開了一種壓力或差壓傳感器的壓力波動標定裝置及其標定方法，裝置包括主壓力容器以及連接在所述主壓力容器上的標準壓力傳感器和待標定壓力傳感器；機架以及固設在所述機架上的缸體，所述缸體的內腔底部通過二號管路與所述主壓力容器連通；所述缸體的上部設有活塞，活塞杆的頂部外壁固設於有導向法蘭，所述導向法蘭以所述機架的立柱為導軌，且導向法蘭上設有位移傳感器；所述機架的頂部設有帶動所述活塞杆上下運行的傳動機構。本發明的裝置和標定方法，滿足通常現場環境的壓力或差壓傳感器的壓力波動標定需要。
文檔編號G01L27/00GK102519669SQ201110437159
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者劉正士, 劉煥進, 揭得算, 畢榮, 王勇, 陸益民, 陳品 申請人:合肥工業大學