PTB220氣壓傳感器調(diào)整方法

1、PTB220氣壓傳感器調(diào)整方法一、概述PTB220是完全補償?shù)臄?shù)字氣壓表，具有較寬的工作溫度和氣壓測量范圍。感應(yīng)元件采用VISALA研制的硅電容壓力傳感器BAROCAP。BAROCAP具有很好的滯后性和重復(fù)性及溫度特性、長期穩(wěn)定性。PTB220的工作原理是基于一個先進的RC振蕩電路、微處理器和三個參考電容組成的數(shù)字壓力傳感器，并且電容壓力傳感器及電容溫度傳感器連續(xù)測量，微處理器自動進行壓力線性補償及溫度補償。二、主要技術(shù)指標測量范圍5001100 hPa工作溫度-40 oC+60 oC分辨率0.1 hPa精度0.2 hPa（氣壓在8001050 hPa 溫度在+5oC+55 oC）分辨率0.1

2、 hPa三、PTB220信號輸出方式及調(diào)整方法綜述傳感器信號輸出方式：PTB220有三種輸出方式：軟件可設(shè)的RS232串行輸出；TTL電平輸出；模擬（電壓、電流）輸出、脈沖輸出。當對氣壓傳感器進行檢定后，如果發(fā)現(xiàn)各檢定點測量誤差的總平均大于0.2 hPa，則需要進行調(diào)整。目前我區(qū)自動站氣壓傳感器使用的輸出方式有兩種：RS232串行輸出（改型后的DYYZ II 型站）和模擬電壓輸出（CAWS600自動站和改型前的DYYZ II型站）。調(diào)整方法：包括數(shù)字量調(diào)整和模擬量調(diào)整。數(shù)字量調(diào)整有兩種調(diào)整方法：線性偏置調(diào)整法（基點平移法）和多點調(diào)整法，需要根據(jù)各檢定點的誤差大小和方向選擇具體的調(diào)整方法：如果在

3、整個測量范圍內(nèi)各壓力點上的測量誤差方向一致而且誤差分布很均勻可采用單點調(diào)整法，調(diào)整量為全量程各壓力點誤差的總平均值；如果在整個測量范圍內(nèi)各壓力點上的測量誤差比較離散可采用多點調(diào)整法；也可以同時使用兩種調(diào)整方法。調(diào)整過程：數(shù)字量調(diào)整，無論是線性偏置調(diào)整法（基點平移法）還是多點調(diào)整法都會影響到模擬量的輸出，而模擬量的調(diào)整不會影響數(shù)字量的輸出。所以應(yīng)先進行數(shù)字量調(diào)整，調(diào)整完成后重新檢定或校準氣壓傳感器，如果數(shù)字量輸出不合格，重新進行數(shù)字量調(diào)整；如果數(shù)字量輸出合格而模擬量輸出不合格，繼續(xù)進行模擬量調(diào)整并重新檢定或校準氣壓傳感器，一直到數(shù)字量輸出和模擬量輸出均合格為止。四、調(diào)整前的準備1、氣路連接：將氣

4、壓傳感器通過3通與氣壓標準器、壓力調(diào)節(jié)源連成一個封閉的測量系統(tǒng)。2、電路連接：按下圖（圖1）連接氣壓傳感器、12VDC電源、計算機串口、數(shù)字多用表。 圖1 3、數(shù)字多用表的紅、黑色探測筆分別插入前面板的HI、LO端，氣壓傳感器模擬電壓信號輸出線C+、C-分別與紅、黑探測筆可靠連接。開數(shù)字多用表電源后設(shè)置為：前面板輸入；直流電壓測量；取消自動量程功能并設(shè)置量程為100V。4、從計算機桌面任務(wù)欄中，點擊開始 程序 附件 通訊 打開超級終端，建立一個新的COM連接，設(shè)置通訊數(shù)據(jù)如表1或表2后給傳感器接通電源，觀察超級連接數(shù)據(jù)窗口是否接收到“PTB220 / 3.05” ；如果沒有收到，更改設(shè)置并重新

5、給傳感器加電，直到接收到“PTB220 / 3.05”為止。每秒位數(shù)（波特率）9600數(shù)據(jù)位7奇偶校驗偶校驗（E）停止位1數(shù)據(jù)流控制無 表1每秒位數(shù)（波特率）4800數(shù)據(jù)位8奇偶校驗無停止位1數(shù)據(jù)流控制無表2 5、標準器和傳感器加電預(yù)熱30分鐘，按照檢定規(guī)程（校準規(guī)程）在全量程范圍內(nèi)檢定（校準）氣壓傳感器。檢定開始和結(jié)束時分別讀取當時的環(huán)境溫度和空氣濕度值，用兩次讀取的環(huán)境溫度和空氣濕度值的平均值，作為檢定時的環(huán)境條件。檢定時的壓力點為500、600、700、800、900、950、1000、1050hPa。也可根據(jù)本省實際測量范圍來確定，但測量范圍的上下限必須涵蓋本省全部臺站中最高和最低壓力

6、點；為使檢定數(shù)據(jù)具有可分析性，以便于選擇調(diào)整方法，檢定壓力點建議不少于5個。檢定時的調(diào)壓順序為由低壓到高壓，再由高壓到低壓完成一個升降壓過程，每個壓力點調(diào)好后穩(wěn)定2分鐘開始讀數(shù)。在計算機超級終端數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入命令SEND 讀取被檢氣壓傳感器數(shù)字量讀數(shù)；在數(shù)字多用表上讀取氣壓傳感器模擬電壓值，精確到小數(shù)點后四位。詳細記錄標準氣壓計讀數(shù)、被檢氣壓傳感器氣壓數(shù)字量、被檢氣壓傳感器各點測得的電壓值及根據(jù)公式P=Pv*120+500（P 氣壓值，hpa；Pv 傳感器輸出電壓值，V）換算的氣壓值（檢定記錄格式見附頁），并分別計算數(shù)字量、模擬量正反行程各壓力點的測量誤差及測量誤差的總平均。如果發(fā)現(xiàn)各檢定點數(shù)

7、字量測量誤差的總平均大于0.2 hPa，應(yīng)進行數(shù)字量調(diào)整，分析各檢定點的誤差大小和方向，選擇合適的調(diào)整方法；如果各檢定點模擬量換算后的氣壓值測量誤差的總平均大于0.2 hPa，應(yīng)進行模擬量調(diào)整。6、調(diào)整前先打開氣壓傳感器，將DIP開關(guān)的SW4撥到ON的位置。五、數(shù)字量調(diào)整方法數(shù)字量調(diào)整前，先在計算機超級終端數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入命令corr，將顯示的“Linear adjustments”直到“Calibration date *-*-*”拷貝下來，以備調(diào)校不成功時還原初值，執(zhí)行過程及結(jié)果如下圖（圖2）：下圖中內(nèi)容分為三個部分：線性調(diào)整部分：Linear adjustments 部分，ON表示線性調(diào)整

8、處于有效狀態(tài)，傳感器輸出是經(jīng)過線性修正的，當輸入新的修正值后會覆蓋舊的修正值；使用LC OFF 命令后，線性調(diào)整不再起作用，處于無效狀態(tài)，使用corr命令后，顯示Linear adjustments OFF，不顯示修正值；命令LC ON 啟用線性調(diào)整。多點調(diào)整部分：Multipoint adjustments部分，ON表示多點調(diào)整處于使用狀態(tài)，傳感器輸出是經(jīng)過修正的，修正方法為測量值靠近哪一修正點就使用對應(yīng)的修正值進行訂正；輸入新的修正值后會覆蓋舊的修正值；使用MPC OFF 命令后，多點調(diào)整不再起作用，處于無效狀態(tài)，使用corr命令后，顯示Multipoint adjustments OFF

9、，不顯示修正值；命令MPC ON 啟用多點調(diào)整。調(diào)整日期部分：calibration date，顯示最后一次輸入的調(diào)整日期。 圖21、線性偏置調(diào)整法（基點平移法） 本調(diào)整方法使氣壓傳感器量程內(nèi)所有數(shù)字輸出量、模擬輸出量進行等量修正。（1）將標準氣壓儀和被調(diào)整氣壓傳感器連成一個封閉的測量系統(tǒng)；將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到ON的位置；標準器和傳感器加電預(yù)熱30分鐘后穩(wěn)定到常壓點；（2）在超級終端的數(shù)據(jù)顯示區(qū)“”提示符后輸入命令：LC ON ，記錄原線性調(diào)整修正值；（3）在超級終端的數(shù)據(jù)顯示區(qū)“”提示符后輸入命令：Lci ，屏幕會依次顯示：P1，1 . reading？（輸值）Correcti

10、on？（輸值）P1，2 . reading？ 在第一個問號后輸入一個壓力點的測量值，在第二個問號后輸入新的修正值。由于檢定過程是在原線性調(diào)整有效的情況下進行的，所以新的修正值為根據(jù)檢定記錄計算出的總修正值與原修正值之和。調(diào)整過程中按ESC鍵放棄調(diào)整。（4）將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到OFF的位置；（5）重新檢定或校準氣壓傳感器，如果數(shù)字輸出不合格，繼續(xù)以下多點調(diào)整；如果數(shù)字量輸出合格而模擬量輸出不合格，繼續(xù)進行模擬量調(diào)整；2、多點調(diào)整（1）將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到ON的位置；標準器和傳感器加電預(yù)熱30分鐘；（2）在超級終端的數(shù)據(jù)顯示區(qū)“”提示符后輸入命令：mpc on ，屏幕會

11、顯示下列內(nèi)容：Multipoint adjustments ON Reading Correction 499.520 0.040 599.040 -0.010 698.530 -0.010 800.950 -0.020 900.440 -0.030 947.270 -0.040 999.960 -0.070 1099.460 -0.090（3）記錄各壓力點及其原修正值；（4）在超級終端的數(shù)據(jù)顯示區(qū)“”提示符后輸入命令：MPCI ，屏幕會依次顯示：1、PTB，Reading？（氣壓讀數(shù)）Correction？（鍵入修正值）2、PTB，Reading？（氣壓讀數(shù)）Correction？（鍵入修正

12、值）8、PTB，Reading？（氣壓讀數(shù)）Correction？（鍵入修正值）根據(jù)檢定或校準記錄，在全量程范圍內(nèi)選擇八個壓力點，在第一個問號后輸入第一個壓力點的測量值，在第二個問號后輸入此點新的修正值。由于檢定過程是在原多點調(diào)整有效的情況下進行的，所以新的修正值為根據(jù)檢定記錄計算出的本點修正值與原本點修正值之和；在第八個問號后輸入第八個壓力點的測量值，在第八個問號后輸入此點的修正值；調(diào)整過程中按ESC鍵放棄調(diào)整；（5）將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到OFF的位置；（6）重新檢定或校準氣壓傳感器，看調(diào)整結(jié)果是否有效；六、模擬量調(diào)整方法模擬量調(diào)整前，先在計算機超級終端數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入LC ON命

13、令，記錄下出廠設(shè)置U Offset及U Gain的值，以備調(diào)整無效或出現(xiàn)錯誤時恢復(fù)設(shè)置。1、線性偏置調(diào)整法此調(diào)整方法在所有資料中均未提及，我們通過實驗驗證了這是一個非常有效的模擬量輸出調(diào)整的方法，適用于誤差方向一致而且誤差分布很均勻的超差氣壓傳感器的調(diào)整。調(diào)整中使用原放大倍數(shù)（Gain），只改變偏移量（Offset）的值。調(diào)整步驟如下：（1）將標準氣壓儀和被調(diào)整氣壓傳感器連成一個封閉的測量系統(tǒng)；將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到ON的位置；（2）在計算機超級終端數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入LC ON命令，記錄下出廠設(shè)置U Offset及U Gain的值；（3）根據(jù)檢定記錄計算模擬輸出總修正值P（單位：hPa

14、），將P/120+出廠設(shè)置U Offset的值作為新的U Offset的值；（4）輸入 dlci 命令，依次顯示下列指令：U Offset：？新的U Offset的值 U Gain：？出廠設(shè)置U Gain的值 I Offset：？ I Gain：？ Corrections Saved（5）將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到OFF的位置；（7）重新檢定或校準氣壓傳感器，若仍在允許范圍之外，應(yīng)再次進行調(diào)整，或與線性偏置/倍數(shù)調(diào)整法結(jié)合進行調(diào)整。2、線性偏置/倍數(shù)調(diào)整法（1）將標準氣壓儀和被調(diào)整氣壓傳感器連成一個封閉的測量系統(tǒng)；將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到ON的位置；（2）輸入 dlci命令，

15、將U Gain和U Offset的值分別設(shè)置為1.00和0.00；輸入 dlci 命令，顯示下列指令：U Offset：？0.00 U Gain：？1.00 I Offset：？ I Gain：？ Corrections Saved（3）在計算機超級終端數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入itest X1（X1取低點壓力電壓值）命令，讀取數(shù)字多用表顯示值（MeasX1，單位V）；（4）在計算機超級終端數(shù)據(jù)輸入?yún)^(qū)輸入itest X2（X2取高點壓力電壓值）命令，讀取數(shù)字多用表顯示值（MeasX2，單位V）；（5）運用下公式計算放大倍數(shù)（Gain）和偏移量（Offset）的值： Gain=（ItestX2- Itest

16、X1）/（MeasX2- MeasX1） Offset=ItestX1-Gain*MeasX1（6）輸入 dlci命令，將U Gain和U Offset的值輸入； 例如：ItestX1=0.5V MeasX1=0.502V ItestX2=4.5V MeasX2=4.506V計算得：Offset=-0.001499 Gain=0.999001 輸入 dlci 命令，輸入新的U Offset和U Gain的值，操作同步驟（2）；（7）將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到OFF的位置，調(diào)整完畢。（8）關(guān)、開氣壓傳感器電源一次，使氣壓傳感器從測試狀態(tài)轉(zhuǎn)為測量狀態(tài)；（9）重新檢定或校準氣壓傳感器，若仍在

17、允許范圍之外，應(yīng)再次進行調(diào)整。若3次調(diào)整后其誤差仍在允許范圍之外，應(yīng)作為調(diào)整不成功處理，需要還原初值。還原操作過程同上，輸入出廠設(shè)置U Offset及U Gain的值。七、輸入調(diào)整日期PTB220氣壓傳感器調(diào)整后，自動將調(diào)整日期（calibration date）改為未知日期，需要使用命令將新的調(diào)整日期存儲進傳感器。操作步驟如下：1、保持氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4在ON的位置；2、在超級終端的數(shù)據(jù)顯示區(qū)“”提示符后輸入命令：CALD YYYY-MM-DD ，YYYY-MM-DD為8位年-月-日；3、在超級終端的數(shù)據(jù)顯示區(qū)“”提示符后輸入命令：CALD ，屏幕會顯示傳感器存儲的調(diào)整日期，顯示內(nèi)

18、容為：calibration date YYYY-MM-DD；4、將氣壓傳感器DIP開關(guān)的SW4撥到OFF的位置，輸入完畢。PTB220氣壓傳感器檢定記錄 記錄編號：檢定環(huán)境項目檢定開始時檢定結(jié)束時平均值空 氣 溫 度（）相 對 濕 度（%）大 氣 壓 力（hpa）檢定/校準設(shè)備標準器模擬量采集器名 稱編 號修正值證書編號傳感器名 稱編 號送檢單位生產(chǎn)廠型 號檢定人： 復(fù)核人： 檢定日期：PTB220氣壓傳感器檢定記錄 記錄編號：設(shè)定壓力標 準 示 值被 檢 示 值差 值正反程差值平均模 擬 量 數(shù) 字 量示 值（hpa）修 正 后（hpa）示 值（V）修正、換算后（hpa）（hpa）數(shù) 字 量（hpa）模 擬 量（hpa）數(shù) 字 量（hpa）模 擬 量（hpa）全量程各檢定點誤差總平均數(shù)字量模擬量建議調(diào)整方法調(diào)整記錄編號檢定人： 復(fù)核人： 檢定日期：PTB220氣壓傳感器調(diào)整記錄 記錄編號：傳感器編號調(diào)整項目單點調(diào)整 多點調(diào)整 模擬量調(diào)整依據(jù)的檢定記錄編號調(diào)整環(huán)境項目檢