一种基于动态补偿的压力传感器标定系统的制作方法

本发明属于压力传感器标定，涉及一种基于动态补偿的压力传感器标定系统。

背景技术：

1、具有推进变轨功能的卫星一般均配置有推进系统。卫星在轨期间的推进燃料剩余量通过推进系统的压力传感器进行测量。为了验证卫星压力传感器与实际压力的对应关系，需要采用地面校准压力计对卫星上的压力传感器进行标定。压力标定量级为兆帕(mpa)级，精度等级为千帕级。同时，为验证压力传感器在正向及反向过程中的差异，标定过程一般包括升压过程和降压过程。当前压力标定采用普通压力控制台进行控制，主要手段为调节控制台的减压器以及针阀开度，并采用外置在充气管道上的精密压力计进行星上压力数据读取。充气过程标定时，通过控制台将气源气体气压减至规定压力值附近，通过后端的进星阀门将气体充至星内，至规定压力后停止充气，等待星内压力降压，稳定后进行多次补压，直至压力达到要求值。在放气过程标定时，通过进星阀门泄放星内气体，达到规定压力后停止放气，星内压力稳定后进行再次补放，直至压力达到要求值。在星内压力值稳定在要求范围内后，读取精密压力计压力以及星上压力传感器电压值，进行压力标定。普通压力控制台压力控制精度低，同时，由于压力稳定周期长，且需多次压力稳定，整体所需时间较长，效率较低。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，用于卫星系统级压力传感器标定过程中压力的精确设置与维持，提高压力标定的准确性及标定效率

2、本发明解决技术的方案是：

3、一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，包括气源阀、减压阀、快充阀、微流量充气调节阀、进星表阀、进星阀、快排阀、微流量排气调节阀、排气截止阀、气罐组、充气罐阀、排气罐阀、过滤器1-过滤器7、气源压力表、减压压力表和进星压力表；

4、其中，过滤器1的一端与外部气源连接；过滤器1的另一端与气源阀的一端连接；

5、气源阀的另一端分为2路，其中1路依次与过滤器5、气源压力表连接；另1路与减压阀的一端连接；

6、减压阀的另一端分为4路；第1路依次与过滤器6、减压压力表连接，第2路与快充阀的一端连接，第3路与微流量充气调节阀的一端连接，第4路与充气罐阀的一端连接；

7、快充阀的另一端分为3路，第1路依次与过滤器7、进星表阀、进星压力表连接；第2路依次与过滤器3、进星阀、外部卫星连接；第3路与过滤器4的一端连接；

8、微流量充气调节阀的另一端分为3路，第1路依次与过滤器7、进星表阀、进星压力表连接；第2路依次与过滤器3、进星阀、外部卫星连接；第3路与过滤器4的一端连接；

9、过滤器4的另一端分别与快排阀的一端、微流量排气调节阀的一端连接；

10、快排阀的另一端分别与微流量排气调节阀的另一端、排气截止阀的一端、排气罐阀的一端连接；排气截止阀的另一端排空；

11、微流量排气调节阀的另一端分别与快排阀的另一端、排气截止阀的一端、排气罐阀的一端连接；

12、排气罐阀的另一端分别与充气罐阀的另一端、过滤器2的一端连接；

13、充气罐阀的另一端分别与排气罐阀的另一端、过滤器2的一端连接；

14、过滤器2的另一端与气罐组连接；

15、系统中各表、阀门之间通过管路连接。

16、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，所有阀门均采用手动控制阀门；其中，气源阀、进星表阀、进星阀、排气截止阀、充气罐阀、排气罐阀为针阀；减压阀为输出压力0-4mpa的高精度调压阀；微流量充气调节阀、微流量排气调节阀为可调流量为0-1slm的可调微流量调节阀；快充阀、快排阀均为球阀；所述气源压力表为0-25mpa普通精度电子压力表；减压压力表为0-10mpa普通精度电子压力表；进星压力表为分辨率不低于100pa的精密电子压力计；所述过滤器1-过滤器7均采用过滤精度优于10um的金属滤网型过滤器；所述气罐组包括3个气罐，每个气罐的容积为500ml，气罐之间采用阀门、管路进行连接。

17、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，所述压力标定过程分为充气过程压力标定和放气过程压力标定；

18、充气过程压力标定的具体控制方法为：

19、所有阀门设置为关闭状态；

20、打开进星表阀，并使其一直处于打开状态；打开气源阀，为后端管路提供气体；

21、调节减压阀，设定输出充气压力为要求值p1+0.1mpa，并通过减压压力表进行压力监测；

22、打开快充阀、进星阀，对进星阀气路上的卫星储箱进行充气；

23、当进星压力表示值达到要求值p1时，关闭快充阀；

24、当卫星储箱容积va≥10l时，采用恒定流量动态补偿模式，对卫星采用微流量模式进行充气以补偿储箱温度降低造成的压力降低；当卫星储箱容积va＜10l时，采用定量气体动态补偿模式，对卫星采用微流量模式进行充气以补偿储箱温度变化造成的压力变化；当卫星储箱容积未知、温度未知情况下，采用变流量动态补偿模式，对卫星采用微流量模式进行充气，以补偿储箱温度降低造成的压力降，使进星压力表压力波动值维持在要求值波动范围内；

25、确认压力变化范围在要求值波动范围内后，进行压力标定数据采集工作，读取待标定的压力传感器电压值、进星压力表示值。

26、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，恒定流量动态补偿模式具体为：

27、调节减压阀输出压力为p1+0.1mpa；根据储箱容积大小va、储箱温度t1与室温t2的差值δt，δt＝t1-t2，在充气过程恒定流量动态补偿模式k-δt曲线中，查找开度值k1，并设定微流量充气调节阀至k1，对卫星采用微流量模式进行充气以补偿储箱温度降低造成的压力降低。

28、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，定量气体动态补偿模式具体为：

29、打开充气罐阀，根据容积大小va、储箱温度与室温的差值δt，设置气罐组容积组合vb，vb＝va/100；并打开充气罐阀，使用减压阀对气罐组进行充压至p2，p2＝p1+0.3mpa；然后关闭减压阀，在充气过程定量气体动态补偿模式k-δt曲线中，查找开度值k2；将微流量充气调节阀至k2，对卫星采用微流量模式进行充气以补偿储箱温度变化造成的压力变化。

30、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，变流量动态补偿模式具体为：

31、调节减压阀输出压力为p1+0.1mpa，动态调整并设定微流量充气调节阀开度，对卫星采用微流量模式进行充气。

32、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，放气过程压力标定的具体控制方法为：

33、所有阀门设置为关闭状态；

34、打开进星表阀，并使其一直处于打开状态；

35、打开排气截止阀；

36、打开调整快排阀，泄放星内气体，当进星压力表示值达到要求值p1时，关闭快排阀；

37、当卫星储箱容积va≥10l时，采用恒定流量动态补偿模式，对卫星采用微流量模式进行排气以补偿储箱温度变化造成的压力变化；当卫星储箱容积va＜10l时，采用定量气体动态补偿模式，对卫星采用微流量模式进行排气以补偿储箱温度变化造成的压力变化；在未知储箱容积大小、储箱温度情况下，采用变流量动态补偿模式，使进星压力表压力波动值维持在波动范围内；

38、确认压力变化范围在波动范围内后，进行压力标定数据采集工作，读取待标定的压力传感器电压值、进星压力表示值。

39、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，恒定流量动态补偿模式具体为：

40、根据储箱容积大小va、储箱温度t1与室温t2的差值δt，δt＝t1-t2，在放气过程恒定流量动态补偿模式k-δt曲线中，查找开度值k3；打开并调整微流量排气调节阀至k3，对卫星采用微流量模式进行排气以补偿储箱温度变化造成的压力变化。

41、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，定量气体动态补偿模式具体为：

42、打开排气罐阀，根据储箱容积大小va、储箱温度与室温的差值δt，设置气罐组容积组合vb，vb＝va/100；并将气罐组内气体排空后，关闭排气截止阀，在放气过程定量气体动态补偿模式k-δt曲线中，查找开度值k4，调整并设定微流量排气调节阀至k4，对卫星采用微流量模式进行排气以补偿储箱温度变化造成的压力变化。

43、在上述的一种基于动态补偿的压力传感器标定系统，变流量动态补偿模式具体为：

44、动态调整并设定微流量排气调节阀开度，使进星压力表的每10秒的变化不大于1000pa，对卫星采用微流量模式进行放气。

45、本发明与现有技术相比的有益效果是：

46、(1)本发明采用“快速大流量压力充放+微流量气体动态补偿”的方案，对星上储箱压力进行快速设置并动态稳定控制，使其保持较小的压力波动范围，大幅提高压力控制精度及压力标定工作效率，如图3所示，原始方法需要多次补充或补放、稳定过程，动态补偿方法仅需要在动态补偿过程进行短暂状态确认；

47、(2)本发明压力标定系统采用球阀作为快速充气、排气的控制阀门，可以提高充气、排气的效率；采用微流量调节阀进行流量控制，与普通针阀相比，对充气及放气流量的控制精度大大提高，同时微流量调节阀具有游标刻度，可以设定具体开度值；采用高精度的电子压力计，可以进行充、放气过程中压力的精密测量；

48、(3)本发明采用气罐作为辅助控制措施，在动态补偿压力波动的环节，尤其是针对小容积储箱，能够实现气体流量随时间变化的控制；同时，气罐容积可变，可以调控流量相对时间变化速度；

49、(4)本发明引入储箱温度与室温差值、储箱容积等参数，通过对已有的数据曲线查询或差值计算，可以确定微流量调节阀的开度，压力的调控过程更加精准、有效率。