[发明专利]一种压力传感器的自动化标定与测试设备及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器的自动化标定与测试设备，特别涉及一种用于带Hart协议的压力传感器自动化标定与测试设备及其测试方法。

背景技术

现代测量技术涉及到众多的非电量，如重量、力和力矩、加速度、压力、流量等力学量；温度、热量等热学量；以及气体、液体等化学量。这些物理量进行直接测量时非常困难和不方便，需要一种转换装置将其转化为易于测量、传输和处理的电量，这种装置就是传感器。在实际的应用过程中，在很多压力控制程序中，带hart协议的压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。对使用者来说，往往希望压力传感器的精度越高越好，但是压力传感器达到高精度时，必然在制作过程中增添了许多附加工艺以及标定过程技术，相应地成本也提高了，其售价也随之大幅度增加。因此，为了满足用户的这个需要，传感器作为测量元件基础被提供并配置在测量设备上，成为必然，并且如何确保压力传感器运行稳定性，能够获取可靠的测量数据，也逐渐成为了各厂家亟须解决的重要问题。

为了确保压力传感器的良率和品质，在传感器的生产过程中有一道工序为标定实验，以保证量值的准确传递；在传感器使用、存储一段时间后，也须对其主要技术指标进行标定复测，以确保其性能指标达到要求；对出现故障的传感器，若经修理还可继续使用，修理后也必须再次进行标定实验，因为它的某些指标可能发生了变化。传统方案是在一标定芯片内固化标定软件，将芯片焊接在传感器产品电路板上，连接传感器电桥，将传感器输出值进行运算放大，并进行控制和检测。另外，该芯片内还具有温度传感器，通过给传感器提供不同的温度点和压力点，将测量参数比对真实压力温度值，换算出标定参数，并将参数写入该芯片的EEPROM内保存。以后产品所测量的数据都会通过标定参数校准后输出，以表示目前测量气压的真实值。此类标定占用大量时间及人力，工作强度大，平均每支传感器标定时间约为30分钟；同时人为因素对标定的数据影响大，不同试验与标定人员的技术水平的差别影响传感器标定性能的一致性。在对多个传感器进行标定时，为实现多通道同时标定，需要进行每个通道产品控制，电路切换(包括电源和通信)多达4路。如果标定100个产品，需要连接400路连接线束，这些都依赖于人工与经验。但是依赖人工进行手动测试存在着非常大的缺点，首先，人工手动测试的速度远不及机械或者自动化机械的方式所能够达到的速度，耗时久，效率低下，不适于规模化生产；其次，由于对传感器的切换通信不准而导致该标定测试无法顺利进行以及标定测试合格率低下等问题的出现；再次，人工手动标定测试还无法确保每个传感器在进行该测试时的一致性，以致于无法精确地对每个传感器执行该测试的动作，并且人工必须长时间的进行相同的操作流程并且必须保持每次的操作动作都相对精确，从而，对于人工的精神和生理耗损程度都会比较大。

传统的标定方案对标定测试值分析需要人工导出测试数据，制作图表后进行统计分析，观察图表，而由于数据量大，需要花费很多时间处理数据，并且可能会由于人工疏忽问题出现数据篡改的情况，导致制作表格的不准确性。因此，人工需长时间高度集中注意力处理数据，以免错误的数值影响分析，这对人工的工作强度以及难度都有极大的挑战。此外，对于测试数据的存储也需人工保存在固定工作电脑中，而由于电脑故障或人为误删，导致数据丢失情况，需要重新启动设备进行测试，重复性的工作也给人工增加工作负担，耽误工作效率。因此，如何降低人工的劳动强度，也是本发明所解决的问题之一。最后，电子元器件的普遍特点是受环境温度的影响大，环境温度的变化使得传感器的热零点发生漂移还存在热灵敏漂移，致使传感器的精度大大下降。为了消除温度的影响，就需要应用温度补偿技术，压力传感器在测试系统中标定时，传感器内的电子元器件会随着温度的变化，热胀冷缩会产生变化，压力传感器内有温度芯片，标定的同时会输出一个温度AD值信号，通过线路板传送给压力传感器表头，表头里的CPU会运算采集温度，工控机从中读取压力传感器采集的温度，在某一个温度点，从标准环境或者标准传感器的读数上获知真实的被测值应该是多少，我们需要补充的传感器显示值是多少，二者的差就是补偿值。然后再切换到另一个温度点，重复以上工作，温度点越多，补偿越精确。

因此，本领域技术人员需要发明一种新的用于自动对压力传感器进行批量标定与测试的设备，以供市场需求。

发明内容