微型压力传感器的标定装置

摘要

本发明公开了一种微型压力传感器的标定装置，包括标定装置基座、承载座、加载盘、导向固定轴、调整座以及传感器压头，所述的导向固定轴设置在承载座上，所述的调整座设置在导向固定轴上并可沿所述的固定轴上下移动，所述的加载盘设置在承载座的上端，在承载座的下端设置所述的传感器压头所述的承载座与所述的调整座之间采用四根纠偏弹簧钢片连接。本发明通过上述结构，使得该标定装置具有自配重能力，且该装置加载的抗偏载能力强，提供了一种精度高、安装简单、操作方便、通用性的微型压力传感器标定装置。

权利要求

1.一种微型压力传感器的标定装置，包括标定装置基座(1)、承载座(10)、加载盘(9)、导向固定轴(2)、调整座(3)以及传感器压头(11)，所述的导向固定轴(2)设置在标定装置基座(1)上，所述的调整座(3)设置在导向固定轴(2)上并可沿所述的固定轴(2)上下移动，所述的加载盘(9)设置在承载座(10)的上端，在承载座(10)的下端设置所述的传感器压头(11)，其特征在于：所述的承载座(10)与所述的调整座(3)之间采用四根纠偏弹簧钢片(8)连接。

2.根据权利要求1所述的微型压力传感器的标定装置，其特征在于：所述的调整座(3)上还设置有一调整螺纹孔、一锁紧螺纹孔以及固定螺栓手柄(4)，在所述的调整螺纹孔内设置有一螺杆(5)，螺杆的上端为螺杆旋钮(7)；所述的锁紧螺纹孔与所述的导向固定轴孔连通，在所述的锁紧螺纹孔内设置有一固定螺栓手柄(4)。

3.根据权利要求1所述的微型压力传感器的标定装置，其特征在于：所述的传感器压头(11)为可调式传感器压头，该可调式传感器压头与所述的承载座(10)螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的微型压力传感器的标定装置，其特征在于：在所述的标定装置基座(1)上还设置有传感器夹具(12)。

说明书

微型压力传感器的标定装置

一、技术领域

[0001] 本发明涉及压力传感器测试领域，特别涉及小型、微型压力传感器的静态标定装置。二、背景技术

[0002] 微型压力传感器用于小接触面上的作用力的测量。具有量程小，但测力精度高，性能可靠的优点。它的压力敏感元件及信号调理电路集成并封装于塑封件中，接触力通过顶部的不锈钢触点传导为压力敏感元件，电阻值随施加力的大小而成比例的变化，电路电阻的变化致使输出电平也作相应的变化。

[0003] 要利用压力传感器进行接触力的测量，首先要对压力传感器进行标定，确定传感器输出值与输入的关系。在科学测量中，传感器的标定是不可缺少的重要步骤。传感器的测量精度是评定传感器最重要的性能指标之一，其误差包括随机误差和系统误差。对于微型压力传感器而言，其随机误差主要由内部信号处理电路、量化误差、外界干扰等因素引起；系统误差主要由标定系统的标定精度所决定。微型传感器由于本身体积小，球形触点接触面小，在标定和测力时，容易受环境干扰。要准确测量，首先必须要保证标定时，作用力能稳定施加于传感器，且尽量减小环境对传感器的外加干扰力的作用。因此传感器标定装置的设计和标定方法的研究至关重要，其标定精度将直接影响其使用时的测量精度。

[0004] 砝码标定是采用等级砝码提供标准加载力，直接用等级砝码作为基准，力值精度较高，在中、小量程的力传感器的标定中使用比较普遍。三、发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种使用简单、操作方便、标定精度高的标定方法和装置，适用于小量程的压力传感器的标定和测试，特别适用于受力为点接触的微型传感器。

[0006] 本发明的技术方案是：

[0007] 一种微型压力传感器的标定装置，包括标定装置基座、承载座、加载盘、导向固定轴、调整座以及传感器压头，所述的导向固定轴设置在承载座上，所述的调整座设置在导向固定轴上并可沿所述的固定轴上下移动，所述的加载盘设置在承载座的上端，在承载座的下端设置所述的传感器压头所述的承载座与所述的调整座3间采用四根纠偏弹簧钢片连接。

[0008] 所述的调整座上还设置有一调整螺纹孔以及一锁紧螺纹孔，固定螺栓手柄，在所述的纹孔内设置有一螺杆，螺杆的上端为螺杆旋钮；所述的螺纹锁紧孔与所述的导向固定轴孔连通，在所述的锁紧螺纹孔内设置有一固定螺栓手柄。

[0009] 所述的传感器压头为可调式传感器压头，该可调式压头与所述的承载座螺纹连接。

[0010] 本发明与现有压力传感器标定装置相比，具有有益的效果是：

[0011] 1、抗偏载能力强，精度高。

[0012] 托盘的倾斜是影响标定装置线性度的重要因素，本发明在使用中始终能保持托盘和受力方向的垂直。当加载砝码中，砝码不在砝码盘的中心点，则相对会产生一个旋转转矩。但这个转矩会被平行的四根纠偏弹簧钢片抵消，从而保证砝码盘始终水平，这样加载在微型压力传感器上的合力始终保持垂直，从而无论砝码放在砝码盘的任何位置，对传感器都没有影响。

[0013] 2、可对受力接触点很小的微型压力传感器进行标定。

[0014] 由于微型压力传感器结构精细，测力范围不大，采用的不锈钢金属球的接触方式接受外界的压力，且金属球体积较小，因而不能直接在传感器上加载砝码。本发明利用可调式传感器压头直接接触压力传感器触点，使得砝码作用力能稳定作用于压力传感器，且可调式传感器压头可以更换，以适应不同大小、接触面形状的传感器标定的需要。

[0015] 3、具有自配重能力。

[0016] 本发明在使用时，首先要观察传感器的输出信号同时调节承载座的高度位置，当高度调节至传感器有非零信号时，可调式传感器压头与传感器金属触点恰好相接触。当砝码盘上加载砝码时，因可调式传感器压头与传感器受力金属触点接触，此时纠偏弹簧的支持力仍然等于砝码盘、承载座与可调式传感器压头的重力之和，传感器所受压力即为增加的砝码的重量。砝码盘的重量越大，四根弹簧片的变形也越大，但通过调节高度，始终能够保证加载在传感器上的初始作用力为零，从而实现了自配重调节。

[0017] 4、线性度一致。

[0018] 在砝码盘上加载砝码时，由于可调式传感器压头与传感器金属触点相互接触，因此加载砝码的重量增大或减小时，纠偏弹簧钢片的形变量不会再发生变化，即传感器所承载的压力仍然为砝码的重量。四、附图说明

[0019] 图1为本发明的正视图。

[0020] 图2为本发明的侧视图。

[0021] 图3为本发明的顶视图。五、具体实施方式

[0022] 图1为本发明的立体结构示意图。其中：1是微型传感器标定台基座；2是导向固定轴；3是调整座；4是固定螺栓手柄；5是高度调整螺杆；6是螺杆轴承座；7是螺杆旋钮；8是纠偏弹簧钢片；9是砝码盘；10是承载座；11是可调式传感器压头；12是传感器夹具；13是基座调节螺母。

[0023] 微型传感器通过传感器夹具12固定在标定台基座1上，通过标定台基座左侧的承载座10安装的可调式传感器压头11接触微型传感器顶部的不锈钢球；可调式传感器压头11可以更换为不同大小、不同接触形状的接触压头，以供不同的压力传感器使用。承载座
10上方安装有砝码盘9，供不同质量的砝码加载。

[0024] 右侧的高度调整螺杆5通过螺杆轴承座6垂直固定在标定台基座1上，调整座3与高度调整螺杆5通过螺纹连接，可以通过旋转高度调整螺杆5顶部的螺杆旋钮7以调节调整座3的上下高度位置，调整座3可以通过固定螺栓手柄4锁定在导向固定轴2上。

[0025] 承载座10与调整座3中间通过四根纠偏弹簧钢片8连接，纠偏弹簧钢片经过淬火处理，具有一致的长度以及相同的硬度。当砝码盘上没有负载时，砝码盘9、承载座10与可调式传感器压头11的重力之和正好与纠偏弹簧钢片8向上的弹性支持力相等，实现了自配重调节。通过调节螺杆旋钮7调节承载座10的高度，使得可调式传感器压头11恰好与传感器金属触点接触。当砝码盘9上加载砝码时，因可调式传感器压头11与传感器受力金属触点接触，没有产生位移，四根纠偏弹簧钢片8不产生相对变形，此时纠偏弹簧的支持力仍然等于砝码盘9、承载座10与可调式传感器压头11的重力之和，传感器所受压力即为增加的砝码的重量。

[0026] 在砝码盘9上加载砝码的重量增大或者减小时，由于可调式传感器压头11与传感器金属触点相互接触，纠偏弹簧钢片8的形变量不会再发生变化，不会提供额外的支持力，即传感器所承载的压力仍然为砝码的重量。若加载砝码不在砝码盘9的中心点，则相对会产生一个旋转转矩，这个转矩会被平行的四根纠偏弹簧钢片8抵消，从而保证砝码盘9始终水平，这样加载在微型压力传感器上的合力始终保持垂直，从而无论砝码放在砝码盘9的任何位置，对传感器都没有影响。

[0027] 实施例：

[0028] 首先，将本发明的标定台基座1放在平坦的地面或桌面上，利用水平仪调节基座调节螺母13，对标定台基座1的水平面进行校准，确保底座9处于水平状态。

[0029] 然后，将待标定的微型压力传感器安装在标定台基座1的传感器夹具12处，调节位置，使得微型传感器顶部的不锈钢球正对上方的可调式传感器压头11。松开固定螺栓手柄4，旋动螺杆旋钮7，以调整座3及左侧承载座10的高度位置，使得可调式传感器压头11距离微型传感器接触点0.5厘米左右的距离，纠偏弹簧钢片8呈自然弯曲状态。

[0030] 其次，连通传感器测量电路，观察微型传感器的输出信号数值，此为空载时的输出。再次缓慢调节螺杆旋钮7，慢慢降低承载座10的高度，当可调式传感器压头11恰好接触到微型传感器金属接触点，且一旦再旋动螺杆旋钮7，电路输出信号数值立即发生变化时，锁定固定螺栓手柄4。此时为未加载砝码的临界状态，即受力为零的状态。检查装置中每个零配件，确保每个零配件安装准确、牢靠，微型压力传感器标定装置调节完毕。

[0031] 最后，向砝码盘内依次添加固定间隔重量的同一精度等级的砝码，记录不同重量时刻压力传感器电路的信号输出情况；达到量程后，再依次减少砝码至零。根据传感器标定的原理，多次重复测量后拟合标定曲线，完成该传感器的标定工作。

[0032] 在微型压力传感器标定装置的加工和装配过程中，需要保证传感器的标定台基座1的水平，标定台基座1与导线固定轴2的垂直度，导向固定轴2和调整座3的垂直度，也需要保证四条纠偏弹簧钢片8的长度一致，同时经过淬火处理的纠偏弹簧钢片需要具有相同的硬度。微型压力传感器标定装置通过机械设计、加工和安装精度，以及纠偏弹簧钢片8的抗偏载能力来保证标定时加载力作用点的位置和方向的准确，实现力的准确传递，提高标定精度。