动态压力校准技术

2022-08-24

设备管理与维修 2022年14期

动态压力传感器的校准通常是通过改变输入物理量的幅值，而非频率。制造能涵盖压电式及压阻式压力传感器的动态范围的可控制执行器则绝非易事，因此至今为止人们开发了多种动态压力校准技术。

在众多的压力传感器类型中，有两类传感器由于其在动态压力测量方面出色的表现而为人瞩目。压电式压力传感器的高频高幅值压力测量性能突出，结构坚固，适用于苛刻的应用环境。电容式传声器提供了无与伦比的声学测量灵敏度。由于这两类传感器特别适用于动态测量，因此，针对它们的最好的校准技术需要动态输入，而不是静态输入。

动态校准输入信号分为周期信号（稳态而重复）和非周期信号（瞬态）。选择动态校准输入量的类型（周期或非周期）校准传感器时，应尽量接近传感器的实际应用情况。当然，可能还会有物理方面的限制。总体上周期信号用于校准高灵敏度的声学传声器，而非周期信号用于校准低灵敏度的压力传感器。下面仅讨论非周期信号的校准技术。

阶跃输入（快开阀）

阶跃输入量向被测传感器提供了快速的压力上升。压力上升的创建如图1 所示。

图1 阶跃压力校准装置

首先，挤压大腔体内的气体，同时用静态压力计对压力变化进行精密的测量。气体受到挤压后，进入安装有被测传感器的小腔体内。测量传感器输出电压的变化。由于腔室连通而造成的气体压力的下降量非常小，其影响已在估计测量不确定度时给予了考虑。声谐振和长期信号衰减效应造成的误差通过信号处理技术进行补偿，最终形成阶跃响应曲线。按下式将传感器的输出用参考压力进行归一化，以计算被测传感器的灵敏度。

脉冲输入提供了压力的快速上升和下降。如图2 所示，被测传感器和参考传感器毗邻安装在充满油液的封闭腔体内，腔体的第三个端口内装有活塞，从腔体外部撞击活塞，对腔体内的油液施加一个作用力，产生的压力脉冲被两个传感器同时测量到。

图2 脉冲压力校准装置

记录下来被测传感器和压电式参考传感器的瞬时电压输出，已知参考传感器的灵敏度，利用记录下的两个电压测量值和参考传感器的灵敏度，按照相关公式就可以计算被测传感器的灵敏度了。

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