本實用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體流量傳感器檢測裝置。

背景技術(shù)：

理想的氣體流量傳感器應當具有良好的線性和一致性。但是，對于批量的氣體流量傳感器在相同輸入可能存在輸出不同的情況，特別是其在線性度，靈敏度，遲滯，重復性等參數(shù)上的不同將影響傳感器的生產(chǎn)和使用。因此，一方面，在生產(chǎn)過程中需要檢測出不合格的傳感器；另一方面，在氣體流量傳感器成對或成組使用時，需要篩選出性能一致性好的傳感器。因此，在氣體流量傳感器生產(chǎn)中和使用前，都需要對其性能進行參數(shù)測定。

針對批量傳感器性能測定、不合格或一致性較好的傳感器的快速篩選的需求，本實用新型給出了一種氣體流量傳感器性能快速測定裝置和方法，能夠快速測定代表氣體流量傳感器性能的參數(shù)，方法定義的性能參數(shù)能夠替代傳統(tǒng)的起點偏移，線性度，靈敏度，基本誤差，重復誤差等參數(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種用于快速實現(xiàn)多個氣體流量傳感器性能參數(shù)測定的方法與裝置，該裝置將流量測量轉(zhuǎn)化為速度 (距離)測量，通過主控制器控制伺服電機動作，電機通過推桿推動活塞運動產(chǎn)生氣流，主控制器同步采集活塞速度信號與待測流量傳感器輸出，通過建立的模型計算得到待測氣體流量傳感器的性能參數(shù)。

本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種氣體流量傳感器檢測裝置，包括氣腔，其特征在于，氣腔內(nèi)設有活塞，活塞上設有活塞推桿，活塞推桿上設有電機，電機通過電機控制器與主控制器連接；活塞推桿上還設有速度傳感器，速度傳感器與電機控制器連接，氣腔上設有與大氣連通的導管，待測流量傳感器安裝在導管上，待測流量傳感器與主控制器連接。

進一步的改進，所述主控制器為計算機，工控機，PLC，數(shù)控系統(tǒng)或微處理器系統(tǒng)。

進一步的改進，所述氣腔上設有位置傳感器，位置傳感器與主控制器連接。

進一步的改進，所述電機為伺服電機系統(tǒng)或步進電機系統(tǒng)。

進一步的改進，所述速度傳感器為磁電、光電或光柵傳感器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

本實用新型的裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，本實用新型的檢測方法具有人工干預小，成本低，速度快效率高的優(yōu)點，適合用于大規(guī)模傳感器檢測和篩選。

附圖說明

圖1是氣體流量傳感器檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是氣體流量傳感器測定實施流程圖；

圖3是任意一個氣體流量傳感器排氣和吸氣對應模型參數(shù)計算流程；

圖4是產(chǎn)生任意一個氣體流量傳感器性能參數(shù)流程。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示的一種氣體流量傳感器檢測裝置，包括氣腔6，其特征在于，氣腔6內(nèi)設有活塞7，活塞7上設有活塞推桿5，活塞推桿 5上設有電機4，電機4通過電機控制器2與主控制器1連接；活塞推桿5上還設有速度傳感器3，速度傳感器3與電機控制器2連接，氣腔6上設有與大氣連通的導管9，待測流量傳感器8安裝在導管9 上，待測流量傳感器8與主控制器1連接。

所述主控制器1可選用計算機，工控機，PLC，數(shù)控系統(tǒng)或微處理器系統(tǒng)。

進一步的改進，所述氣腔7上設有位置傳感器10，位置傳感器10 與主控制器1連接，用于檢測活塞7復位情況

電機4包括配套的電機和電機驅(qū)動器，可選用伺服電機系統(tǒng)或步進電機系統(tǒng)。

速度傳感器可選用磁電、光電或光柵傳感器。

氣體流量傳感器測定實施流程圖如圖2所示：

初始化階段：設置測試量程范圍0～q_max(對應活塞運動速度為0～ V_max)，活塞運動加速度a以及減速加速度-a，測試重復次數(shù)n，設置主控制器采集光電編碼器信號與待測定氣體傳感器的輸出信號的采樣率Fs；根據(jù)光電位置傳感器和光電編碼器信號，主控制器通過驅(qū)動器控制活塞回零；設置活塞計數(shù)值c＝0；

傳感器測試階段：該階段中，控制器通過電機控制活塞的運動。首先，將腔體內(nèi)氣體通過導管和待測傳感器排到大氣中：活塞以排氣為方向，以速度0為起點，速度V_max為終點，做加速度為a的運動，當活塞速度達到V_max后，活塞做加速度為-a的排氣運動，直到活塞速度減為0；其次，將大氣中氣體通過導管和待測傳感器吸到腔體內(nèi)：活塞以吸氣為方向，以速度0為起點，速度V_max為終點，做加速度為a的運動，當活塞速度達到V_max后，活塞做加速度為-a的吸氣運動，直到活塞速度減為0；當活塞完成一次排氣和吸氣過程，活塞計數(shù)值c加1；如果沒有達到設定的測試次數(shù)n，將重復該階段；如果計數(shù)值達到測試次數(shù)時，則結(jié)束該階段進入下一階段；在整個測試階段中，主控制器以采樣率Fs同步采集活塞運動的速度信號V以及待測定氣體傳感器的輸出O。

結(jié)束測量階段：停止數(shù)據(jù)采集；主控制器通過驅(qū)動器控制活塞回零；主控制器根據(jù)測量過程中記錄的V、O數(shù)據(jù)按模型計算出待測的氣體流量傳感器性能參數(shù)；

將流量測量通過提出的裝置轉(zhuǎn)化為活塞速度(距離)測量，利用自動測試技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器參數(shù)的快速測定。這里以一個待測氣體傳感器為例進行說明。提出方法和裝置采用的計算模型：

設q為通過傳感器的氣體流量，則傳感器的輸入輸出線性模型可寫為：

其中b為氣體傳感器起點偏移，k為線性比例系數(shù)，O為傳感器輸出。O可由主控制器采集得到。已知腔體中活塞截面積為S。根據(jù)圖1 所示的氣體流量傳感器參數(shù)測定裝置結(jié)構(gòu)，活塞速度V通過光電編碼器測出，則在相同時間t內(nèi)，活塞運動距離為Vt，腔體內(nèi)氣體體積變化為S*Vt。根據(jù)導管與腔體連通的結(jié)構(gòu)，通過氣體流量傳感器的氣體體積qt應等于腔體排除或吸入的氣體體積S*Vt。

S*Vt＝qt (2)

將(1)帶入(2)有

SV＝k(O-b) (3)

式(3)中k，b為未知數(shù)，只要在一個排氣和吸氣過程中系統(tǒng)記錄的O和V數(shù)據(jù)大于2次以上，即序列O和對應的序列V長度大于2，則可保證式(3)構(gòu)成的線性方程組滿秩。運用式(3)可以得到滿足要求的標準線性比例系數(shù)k₀和標準起點偏移b₀擬合度r²。

再運用式(3)的模型進一步的計算，待側(cè)傳感器的評價參數(shù)。以串接在裝置中的任意一個氣體流量傳感器為例，通過如圖3和圖4所示的流程，計算得到描述其性能的參數(shù)。計算氣體傳感器參數(shù)性能：

對任意一個氣體流量傳感器，讀取其每次排氣和吸氣測試數(shù)據(jù)，分別使用以上提供的計算模型計算得到對應的排氣模型參數(shù)k_di和b_di，以及吸氣模型參數(shù)k_ci和b_ci。當完成對應n次測量記錄的數(shù)據(jù)的模型參數(shù)計算后，分別對序列k_di，b_di，k_ci和b_ci求其均值和標準差，圖3中mean() 和std()分別為均值和方差算子。整個流程如圖3所示。

將所有的記錄數(shù)據(jù)使用以上提供的計算模型計算，綜合已得到的 8個均值和方差參數(shù)。如圖4所示。

則得到以下共11個參數(shù)：

利用式(4)中的參數(shù)結(jié)合設定閾值的方法，可以應用于生產(chǎn)氣體流量傳感器的合格檢測或參數(shù)一致性較好的成組傳感器篩選。

以上實施例僅用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以下實例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。