[发明专利]微压差发生和检定装置

说明书

技术领域

本发明涉及微压差传感器的检测和标定技术领域，装置可产生并检定若干帕到壹千帕范围内的微压差。本发明的目的是为当前日益得到广泛使用的软式飞艇、系留气球等浮空飞行器的压差空速计和囊体压差传感器的标定和校准，提供一套使用方便、成本低廉的装置。但其他领域，凡是涉及到量程在上述压差范围内的压差传感器的标定和校准，一样可应用本发明装置。

背景技术

近年来在区域大气环境监测、防灾减灾、高分辨率实时监视、预警和导弹防御、反恐、区域通信等需求的驱动下，以软式无人飞艇和系留气球为代表的浮空飞行器得到了广泛的应用。此类飞行器有两个特点：

其一、空速很低，一般小于20m/s，对应的动压在0～250Pa之间，所用压差传感器的典型量程为400Pa左右；

其二、外形为气囊结构，通过对囊体实施保压控制来维持外形。囊体和外界大气压差一般维持在200Pa～700Pa之间，所用压差传感器典型量程为1000Pa左右。

对上述量程的压差传感器进行精确校准，检定装置的压差源的最低压差生成精度和稳定性需要达到Pa的量级。以1个标准大气压101325Pa为参照，1Pa约为1个标准大气压的十万分之一。要使得压差源达到并稳定在这个水平非常困难，目前仅国外少数厂家能够提供这类产品，价格非常昂贵。

由理想气体状态方程，理论上，只要使1个标准大气压的密封气体的体积变化十万分之一，即可使得其和一个标准气压之间产生1Pa左右的微压差。困难的是如何保持压差的稳定性。对如此微小的压差，开关门、人员走动等造成的大气扰动所形成的压差脉动都足以将其淹没。

本发明通过下述思路构造低成本微压差检定装置：

其一、设计一个精密的气容压缩装置，可使得密闭空气的体积变化率精确到十万分之一，从而具备1Pa以下微压差的能力；

其二、微压差发生和检定装置工作时，与环境大气隔离，从而隔离了大气压差扰动。这样一来，压差源和大气环境之间仅存在由微弱的热交换所导致的压差漂移。由于热平衡过程是一个缓变过程，压差源保持稳定的时间至少为分种量级。

其三、微压差发生和检定装置中的压差测量值(包括标准压差计测量值和待检压差传感器的测量值)由计算机进行同步采集。由于压差传感器的响应时间一般＜1s，远小于压差源稳定的时间常数。只要是同步采集，压差源的漂移对压差传感器的检定没有影响。

上述思路的巧妙之处，在于打破的传统观点，即作为检定装置，压差源产生的压差就必须维持长时间的稳定。实际上，从应用的角度分析，只要压差源稳定的时间常数远远大于压差传感器的时间常数即可。这样可大大降低成本。

发明内容

本发明的目的是公开一种微压差发生和检定装置，可为当前日益广泛使用的软式飞艇、系留气球等浮空飞行器的压差空速计和囊体压差传感器做标定和校准，该装置使用方便、成本低廉。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种微压差发生和检定装置，其包括一微压差源、一气缸、标准压差计U7、待检定的压差传感器U8和引压管U9；

标准压差计U7、待检定的压差传感器U8相互并联，两端经引压管U9分别与微压差源、气缸相通连；

微压差源包括圆柱形不锈钢主气缸U1A、调压活塞缸U2A、精密丝杠调压活塞U3A、微调活塞缸U4A，微调丝杠活塞U5A、截止阀U6A，其中，调压活塞缸U2A、微调活塞缸U4A、主气缸U1A相互之间连通；

气缸U1B缸壁上设有截止阀U6B；

标准压差计U7、待检定的压差传感器U8分别与计算机电连接，并双向通讯；

可产生并检定几帕到壹千帕范围内的微压差，用于量程在上述范围内的压差传感器的标定和校准。

所述的微压差发生和检定装置，其所述截止阀U6A、U6B，为手动或电磁阀；精密丝杠调压活塞U3A为手动调节，或传动杆以丝杠套筒的形式与固连在步进电机轴上的丝杠轴连接，由步进电机调节。

一种微压差发生和检定装置，其包括两个相同构造的微压差源、标准压差计U7、待检定的压差传感器U8和引压管U9；

微压差源包括圆柱形不锈钢主气缸U1、调压活塞缸U2、精密丝杠调压活塞U3、微调活塞缸U4，微调丝杠活塞U5、截止阀U6，调压活塞缸U2、微调活塞缸U4、主气缸U1相互之间连通；

标准压差计U7、待检定的压差传感器U8相互并联，两端经引压管U9分别与两微压差源相通连；标准压差计U7、待检定的压差传感器U8分别与计算机电连接，并双向通讯；