DPS816B型大氣壓力傳感器校準(zhǔn)及測量不確定度評定

2024-12-03 00:00:00孟一喆孫金晨張玉涵于清平吳彥妮陶佳璐

品牌與標(biāo)準(zhǔn)化 2024年6期

【摘要】DPS816B型大氣壓力傳感器因其精度高、穩(wěn)定性好，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及航空航天等領(lǐng)域。本文參照J(rèn)JG 875—2019《數(shù)字壓力計(jì)》檢定規(guī)程，設(shè)計(jì)了一種用于DPS816B型大氣壓力傳感器的校準(zhǔn)模型，考慮傳感器與校準(zhǔn)系統(tǒng)之間的通信方式，對傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，計(jì)算示值誤差并建立不確定度的測量模型，評定包含因子k=2時(shí)傳感器測量結(jié)果的不確定度。

【關(guān)鍵詞】大氣壓力傳感器；校準(zhǔn)；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.083

Calibration and Measurement Uncertainty Evaluation of DPS816B Atmospheric Pressure Sensor

MENG Yizhe， SUN Jinchen， ZHANG Yuhan， YU Qingping， WU Yanni， TAO Jialu

（Liaoning Institute of Metrology， Shenyang 110004， China）

Abstract： DPS816B atmospheric pressure sensor is widely used in industrial production， aerospace and other fields because of its high precision and good stability. According to the verification regulation of JJG 875—2019 Digital Pressure Gauges， a calibration model for DPS816B atmospheric pressure sensor is proposed in this paper. Considering the communication mode between the sensor and the calibration system， the output data of the sensor is collected， the error of the indication value is calculated， and the measurement model of the uncertainty is established， and the uncertainty of the measurement result of the sensor is evaluated when the factor k=2 is included.

Keywords： atmospheric pressure sensor； calibration； uncertainty

0引言

傳感器作為現(xiàn)代科技前沿技術(shù)的產(chǎn)物，不僅是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要支柱，也是衡量國家在高精尖技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)先的重要標(biāo)志。傳感器技術(shù)的發(fā)展對國家自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要推動作用，并對國家工業(yè)建設(shè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。盡管中國市場的傳感器發(fā)展迅猛，但其技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平相比仍有很大的提升空間。

DPS816B型大氣壓力傳感器是基于TERPS（溝槽刻蝕諧振壓力傳感器）技術(shù)研發(fā)的高精度壓力傳感器產(chǎn)品。相比于現(xiàn)有的壓力測量技術(shù)，其測量精度更高，穩(wěn)定性和可靠性更好，在礦山開采、交通運(yùn)輸及裝備制造等行業(yè)發(fā)揮著重要作用。為保證壓力傳感器在關(guān)鍵領(lǐng)域中的應(yīng)用能夠保持穩(wěn)定和準(zhǔn)確，筆者參照J(rèn)JG 875—2019《數(shù)字壓力計(jì)》檢定規(guī)程，對DPS816B型大氣壓力傳感器建立校準(zhǔn)模型，實(shí)現(xiàn)傳感器的校準(zhǔn)及測量不確定度評定。

1校準(zhǔn)模型

壓力傳感器的校準(zhǔn)是在標(biāo)準(zhǔn)裝置作用下對傳感器輸出的電壓或電流信號進(jìn)行采集和調(diào)節(jié)。由于DPS816B型大氣壓力傳感器采用RS232作為通信端口，輸出量并非常規(guī)的電壓或電流，因而無法按照常規(guī)校準(zhǔn)流程對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.1測量原理

參照J(rèn)JG 875—2019《數(shù)字壓力計(jì)》檢定規(guī)程，將傳感器、標(biāo)準(zhǔn)裝置與計(jì)算機(jī)通過串行連接的方式組成校準(zhǔn)系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)對傳感器R232端口數(shù)據(jù)的讀取，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與調(diào)節(jié)，從而完成傳感器的校準(zhǔn)。圖1～圖4為大氣壓力傳感器及其校準(zhǔn)配件。

1.2通信方式

根據(jù)DPS816B型大氣壓力傳感器的測量原理，傳感器通過RS232端口與計(jì)算機(jī)MOXA端口進(jìn)行通信，因此需要對計(jì)算機(jī)設(shè)備串口進(jìn)行調(diào)試。

按照端口串行通信協(xié)議，對采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等作出統(tǒng)一規(guī)定。設(shè)置端口號為COM11，數(shù)據(jù)位長度為8，停止位長度為1，奇偶校驗(yàn)位為無校驗(yàn)，波特率為9600。完成通信串口設(shè)置后，計(jì)算機(jī)會每間隔1 s自動采集1個(gè)數(shù)據(jù)。

1.3校準(zhǔn)項(xiàng)目和方法

結(jié)合大氣壓力傳感器的實(shí)際應(yīng)用情況，對大氣壓力傳感器示值誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。本次使用的標(biāo)準(zhǔn)器是由上一級數(shù)字壓力計(jì)通過比較法直接對下一級數(shù)字壓力計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力計(jì)采用0.01級數(shù)字壓力控制器，被校數(shù)字壓力計(jì)采用DPS816B型大氣壓力傳感器。由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字壓力計(jì)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)壓力，對DPS816B型大氣壓力傳感器的75～115 kPa量程進(jìn)行校準(zhǔn)。在整個(gè)壓力量程范圍內(nèi)均勻選取5個(gè)壓力點(diǎn)并進(jìn)行了1個(gè)循環(huán)校準(zhǔn)（具體示值見表1），然后按照下式計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的示值誤差。