如何校準壓力變送器技術證明測量的準確性

發布時間：2019-03-27 發布作者：

在觸覺壓力變送器的世界里，你通常只能表現得很好。因此，校準壓力變送器是一個至關重要的過程。

在完美的宇宙中，所有傳感器對給定輸入都會產生完全相同的反應。當輸入為例如1psi時，每個傳感器元件將響應地產生相同數量的計數。不幸的是，制造變化和各種控制問題意味著沒有什么是真正相同的。例如，1 psi可能會在一個元素中產生1,000個計數，在另一個元素中產生990個。為了解釋這些差異并獲得真正準確的壓力讀數，因此通常需要進行校準。

為了開始該過程，將已知的均勻壓力施加到傳感器，然后導出校準系數。如果1 psi導致元素輸出1,000個計數，則該元素的校準系數為每1,000個計數1 psi。這個數字是將原始傳感器輸出轉換為壓力值的關鍵; 當給定壓力的傳感器輸出乘以校準系數時，結果是真實壓力。

例如，如果給定壓力在具有上述校準系數的傳感器中產生500計數的輸出，則我們知道壓力測量值為0.5psi。驗證校準并對傳感器施加相同的負載時，比率應為1：1。在圖表上，這將轉換為完美的直線，這表示校準成功并證明傳感器是準確的。

當然，確保首先應用均勻的已知壓力可能是棘手的。考慮1公斤的重量。可以合理地假設將重物放在傳感器上將施加與1kg相關的壓力。但事情并非那么簡單; 壓力通常不是均勻的。沒有什么是完全平坦的，重量的底面也不例外。重量的小表面變化意味著它僅在某些位置對傳感器施加峰值壓力，而在其他位置，它施加的壓力要小得多。如果峰值壓力很高，則可能導致傳感器飽和，從而導致錯誤。

一種可能的解決方案可能是在重物和傳感器之間放置一塊泡沫，以確保壓力分布更均勻。當然，這帶來了自己的挑戰。如果泡沫太硬，它會起到太大的作用，就像剛試圖緩沖的剛性物體一樣; 如果泡沫太軟，它可能會觸底，從根本上消除了泡沫的好處。橡膠可能比泡沫更有效地壓縮，但它也可能導致復雜化，即通過在傳感器抓住時抓住傳感器，有時甚至導致傳感器撕裂。

壓力輪廓系統（PPS）使用皮革作為校準材料取得了成功，特別是在高壓下工作時。皮革足夠堅固，保持完整，但也足夠柔順，均勻分布壓力。然而，更一致的方法涉及在腔室內使用薄的囊。將傳感器放置在腔室內，并將氣囊充氣至所需壓力，從而向傳感器施加均勻的壓力。該方法可以適應所測試的壓力范圍：壓力越輕，氣囊越薄。

對于不適合氣囊和腔室的其他類型的傳感器，PPS將使用校準艙。在該方法中，傳感器覆蓋有薄膜，然后放入容器中，隨后加壓容器。反過來，這種方法導致施加均勻的壓力。

校準過程可能變得更加復雜，常常違背壓力等于面積上的力的相對簡單的概念。考慮一下刮水片。在使用時，葉片的形狀和葉片與擋風玻璃之間的接觸點不是恒定的。當刀片在玻璃上移動時，它可以變平并伸直。設計用于驗證葉片施加的壓力的傳感器必須能夠適應該壓力的可變性質; 然后，用均勻的靜壓校準它可能沒有意義。在這種情況下，設計一種模擬實際使用條件的校準方法 - 例如機器人校準夾具，其按下一片刀片，使其像在使用中一樣滑動 - 是優選的。

雖然它很難掌握并且易于過度簡化，但校準過程是開發電容式壓力變送器技術的關鍵部分，也是一個不容忽視的技術。

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