一种用于热电堆式气体流量计变送器的标定检验装置及方法与流程

本发明涉及热电堆式气体流量计，特别涉及一种用于热电堆式气体流量计变送器的标定检验装置及方法。

背景技术：

1、流量仪表作为测量流量的关键器件，在工业生产、航空航天、汽车电子和医疗健康等领域都发挥着至关重要的作用。流量仪表根据不同的测量原理可以分为多种类型，其中热式流量仪表因其结构简单、测量灵敏度高、功耗低、可以测量流体的质量流量等优势。受到研发人员的广泛关注。随着mems工艺的发展，以mems工艺为基础的热式流量仪表因为尺寸小、功耗低、精度高等优势逐渐应用到各行各业。特别是在需求量相对较大的民用产品领域尤为突出，例如呼吸机、制氧机等。

2、mems热式质量仪表的工作原理是通过对加热电阻将被测流体进行加热，并利用温度敏感元件检测气体在加热区域的温度变化，从而换算出被测流体的质量流量。在mems热式质量流量仪表的生产过程中都需要对每个产品进行实流标定，mems热式质量流量仪表包含两个部分，一个是mems热电堆传感器，另一个是变送器。在实流标定过程中是对这两部分同时进行标定和检定的。这样有以下缺陷：

3、1、由于是整体标定和检定，如果问题是在变送器部分，是无法在前期发现的，这就会提高生产成本和时间成本。

4、2、变送器更换后，整表的标定系数发生变化，需要重新进行，生产时间成本提高。

5、3、实现变送器互换，降低维护成本。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于热电堆式气体流量计变送器的标定检验装置及方法，其可以解决流量计因变送器误差导致的数据偏差问题。

2、为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种用于热电堆式气体流量计变送器的标定检验装置，包括：流量信号发生电路；

3、所述流量信号发生电路，用于接收变送器产生的激励电流，转换为电压信号，放大电压信号后经分压计算流量信号，将流量信号输入变送器，变送器根据流量信号完成变送器标定。

4、该实施例的优点在于，传统热式质量流量仪表需要整体实流标定，其标定系数为kz＝ks+ktx,其中变送器的标定系数ktx和传感器的系数ks都不能独立求取。而采用本发明可以直接求取ktx,通过实流标定后，还可以得到传感器标定系数ks，通过这种方法，可以实现变送器的相互替换，避免了重复实流标定的问题，提高了生产效率。

5、作为上述技术方案的优选，所述电流信号发生电路包括电流采样电阻rs，电流采样电阻与放大电路连接，放大电路通过第一模拟开关sw1与精密电阻网络连接，精密电阻网络与有源低通滤波器连接，有源低通滤波器与变送器连接。

6、作为上述技术方案的优选，所述有源低通滤波器通过第五模拟开关sw5和第六模拟开关sw6与变送器连接；

7、所述装置还包括检验电路，检验电路连接在第五模拟开关sw5和第六模拟开关sw6之间。

8、作为上述技术方案的优选，所述检验电路，用于获取流量信号的实际流量值，比较实际流量值和预设流量值，完成标定检验。

9、所述检验电路包括相互串联的第一积分电路和第二积分电路，第一积分电路的输入端与第五模拟开关sw5连接，第二积分电路的输出端与第六模拟开关sw6连接。

10、作为上述技术方案的优选，所述装置还包括触摸式显示屏和mcu；

11、所述mcu，控制流量信号发生电路、变送器、检验电路和触摸式显示屏工作；

12、所述触摸式显示屏，与使用者提供交互界面，显示mcu发送的展示信息。

13、为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种用于热电堆式气体流量计变送器的标定检验方法，变送器的具体标定方法如下：

14、控制变送器生成激励电流irl；

15、将激励电流转换成电压信号；

16、对电压信号进行多次分压计算实际流量值；

17、线性拟合实际流量值和预设流量值，算得标定系数ktx。

18、作为上述技术方案的优选，在算得标定系数ktx后，变送器的标定方法还包括检定步骤，具体方法如下：

19、经过标定系数ktx修正后的变送器输出标定激励电流；

20、将标定激励电流转换成标定电压信号；

21、对标定电压信号进行多次分压计算标定后实际流量值；

22、根据标定后实际流量值与预设流量值的误差，判断标定是否有效。

23、作为上述技术方案的优选，变送器的检验方法如下：

24、控制变送器以预设频率fe生成激励电流irl；

25、将激励电流转换成频率为fe的电压信号；

26、频率为fe的电压信号经时间常数为τ1的第一积分电路后产生锯齿波，再经经时间常数为τ2的第二积分电路生成正弦电压信号，将正弦电压信号输入变送器；

27、变送器根据正弦电压信号分别进行精度检验、重复性检验、响应时间检验和频率检验，判断变送器是否检验合格。

28、作为上述技术方案的优选，精度检验、重复性检验、响应时间检验和频率检验的具体方法如下：

29、对正弦电压信号进行周期性连续采样，获取最大实际流量值qmax、实际最小流量值qmin，以及上升时间ttx,up和下降时间ttx,down；

30、根据预设流量值计算最大实际流量偏差和最小实际流量偏差，公式为：

31、

32、计算两个相邻采样周期最大实际流量值qmax,1和qmax,2之间的时间，公式为：

33、

34、重复多次采样，计算平均最大实际流量值、平均最小实际流量值、平均上升时间、平均下降时间、最大实际流量偏差和最小实际流量偏差，公式为：

35、

36、

37、

38、计算多次采样过程中，最大实际流量值和最小实际流量值的标准差，公式为：

39、

40、若其中a为算定义常数，则判断变送器的重复性合格，反之则不合格；

41、令若d≤b，其中b为算定义常数，则判断变送器的精度合格，反之则不合格；

42、令若δt≤c+τ，其中c为算定义常数，v为检验电路中的时间常数，则判断变送器的响应时间合格，反之则不合格；

43、令其中tq max为当前采样周期最大流量值qmax对应的响应时间，若且λ≤±2％，则判断变送器的频率检验合格，反之则不合格。

44、该实施例的优点在于，提出了单独检验变送器精度检验、重复性检验、响应时间检验和频率检验的具体方法，使变送器数据化，为提高热电堆式气体流量计的精确提供了理论基础；该实施例可以实现模拟实时的热式传感的电压信号，可以设置不同的电压值来模拟不同的流量信息，从而可以批量校验热式质量流量仪表变送器。结合变送器的程序设置。实现对变送器的响应速度的检验。保证产品的质量，提高生产效率。

45、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。