摘要：简述了气压传感器检定装置的作用和工作原理，并就几种常见的气压传感器检定装置进行了校准对比实验，总结和各种气压传感器检定装置的优势与劣势，并点明了各种气压传感器检定装置的最佳实验场合。
关键词：气压传感器检定装置；校准；对比
PTB220 是国内自动气象台站普遍使用的气压传感器。目前自动气象站已经运行多年，过去气压传感器主要采用370气压计/压力调节器现场校准与室内检定，不同环境下的现场校准及室内检定已越来越多，过去原有设备基本上都是单一传感器检测，浪费时间，也浪费资源。随着计量质量的提高，不同环境下的需求也越高。近几年来国家气象部门对各省相继配备了 CPC6000系列自动压力控制/校准仪、省级气压自动检定系统、QYJD-1C气压仪器检定装置等，均可对气压传感器在不同检定装置中检定与校准。在实际工作中，对这几个检定装置的性价比的研究甚少，为了解决这一问题，可以通过实验进行对比分析，分析这几种检定装置的测量误差精度，为计量检定人员提高参考。
一、气压传感器检定装置概述
（一）气压传感器检定装置简介
气压仪器示值检定装置是为满足二级气象计量站对使用级大气压力测量仪器进行检定、校准而研制的专用设备。
使用气压仪器示值检定装置进行气压仪器的自动检定时，用户可根据需求设置检定类型、检定点、稳定时间和控制精度等多项参数后，由系统按照检定规程的要求，应用基于人工智能的动态自适应模糊控制算法，输出准确、稳定的气压压力源。到达输出稳定时间后，系统还可对具有计算机通信能力的气压仪器进行自动读数，并记录。系统可以将多路检测到的数据进行自动数据处理，还可以根据用户需要显示并打印检定结果和检定证书。
（二）气压传感器检定装置工作原理
气压仪器示值检定装置是根据目前气象部门所装备的振筒气压仪、空盒气压表、自动气象站气压传感器等气压仪器/传感器检定需求以高准确度、高稳定度的745－23A 型数字式石英谐振梁气压仪为标准器，应用先进的基于人工智能的动态自适应模糊控制技术，能够为气压仪器的检定/校准提供稳定的压力源，同时软件根据仪器规程的要求，对气压仪器进行自动/半自动检定，对检定数据进行自动处理，输出正确的检定结论。
针对气压控制中的非线性和不确定性，在气压自动控制器的气路设计中，采用高性能的通道可调式高速开关电磁阀作为核心控制部件，应用基于人工智能的动态自适应模糊控制算法。采用输出压力闭环控制、压力变化率闭环控制以及正负压力源闭环控制等多重闭环控制方式，改变了传统的多通道、多管径的有级、单闭环控制方式，实现了具有高准确度、高稳定性输出的动态自适应压力控制。
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根据气压控制系统的特点，只有采用智能控制的方法才能实现对气压的准确控制。智能控制理论是控制理论发展的高级阶段。基于学习能力、适应能力、记忆、联想、推理和决策等各种方式的智能控制在过程控制中的作用越来越大，智能控制算法具有不依赖于被控对象的数学模型的特征，因而其对于具有明显的非线性和不确定性的数学模型复杂的系统对象的控制具有不可比拟的优势。智能控制的思想在于仿智，即模仿人的经验和知识来确定和修正控制规律，使控制规律更适合于对象，从而得到更好的控制效果。
二、气压传感器检定装置及校准
吉林省配备的气压检定装置有：370 数字气压计/压力调节器、CPC6000系列自动压力控制/校准仪、省级气压自动检定系统、QYJD-1C气压仪器检定装置。370 数字气压计/压力调节器是Setra Systems.Inc 生产的（出厂编号：2190674），主要是在常温环境下，利用压力调节器装置校准，校准在定压条件下进行，选择所在现场的常压点、高于和低于常压点50hPa的3个压力点进行校准；CPC6000 系列自动压力控制/校准仪是MensorCorporation 生产的（出厂编号：611034），它包含两个独立的精密压力控制调节通道。每个通道最多可以配置两个标准压力模块，而每个标准压力模块又包含两个独立的标准量程段；省级气压自动检定系统（出厂编号：110418），基于 Windows 平台和大型数据库服务器 Sq1 Server2005 实现。通过数据库技术与省计量业务的管理子系统资源共享和数据统一管理功能。系统主要分为：权限识别、参数管理、仪器检定、标准器对比、漏气检查、报表处理、数据采集处理和保存、实时数据曲线监控等模块；QYJD-1C 气压仪器检定装置（出厂编号：1005018）是太原市太航压力测试科技有限公司生产的，它由传感器检定台和 QYX-1 气压仪器示值检定箱两大部分组成。传感器检定台是QYJD-1C 气压仪器检定装置的核心部分，由工控机、压力自动控制器、气压标准器以及正、负压力源等部件组成，可完成室内 8 个 PTB220 气压传感器的计量检定。
三、校准结果分析
实验主要依据《自动气象站现场校准方法》进行 3 点校准，校准点分别为常压点、高于和低于常压点50hPa的3个压力点进行校准。按照校准方法的规定，气压传感器的气压误差小于0.3hPa，选取3个PTB220气压传感器进行实验，并以370 数字气压计为标准器。校准时，将标准器、气压传感器以及压力调节器用真空胶管连成一个封闭的测量系统，打开标准器的电源开关，相关检定装置在同一个台面上，预热半小时。校准点选3个点，稳定时间大于15min 后开始校准，每个校准点每隔 1min 读取一次标准和被校气压传感器的气压值，一个校准点读3次，共读取9次。数据处理时，分别将370数字气压计9 次气压读数求均值后加上相应修正值作为其标准值，再分别计算PTB220 气压传感器 9 次气压读数的平均值。
3个PTB220气压传感器分别在4种检定装置中的气压校准结果。利用 CPC6000 系列自动压力控制/校准仪、省级气压自动检定系统、QYJD-1C 气压仪器检定装置校准 PTB220气压传感器时，分别采用相关检定装置修正后的测量结果作为标准值。CPC6000 系列自动压力控制/校准仪，可设定3个检点自动校准气压传感器的气压值。省级气压自动检定系统、QYJD-1C气压仪器检定装置校准可自动设定3个检点进行检定，自动生成检定结果及打印。4个气压检定装置校准气压传感器其结果进行比对实验与分析，在4个气压检定装置分别检定与校准3个气压传感器的测量误差分别为+0.026hPa、+0.033hPa、-0.021h Pa和-0.022hPa。具体来说，这4个气压检定装置基本上性能稳定，数据测量有较高的准确度，均适合对气压传感器的检定与校准。合理地运用相关气压检定装置在实验室、现场校准尤为重要。370数字气压计/压力调节器、CPC6000 系列自动压力控制/校准仪，由于体积小，灵活运用，操作简单，适用于相对各种环境下的现场校准。气压自动检定系统和QYJD-1C 气压仪器检定装置的价格相对较高，体积大，对传感器检定的精度更高，更适合实验室内进行批量传感器的检定。
结束语：
根据几种气压校准装置对比实验可以看出，370 数字气压计/压力调节器、CPC6000 系列自动压力控制/校准仪，均可进行PTB220传感器的校准工作。但 是，省级气压自动检定系统和QYJD-1C气压仪器检定装置受环境影响不易现场校准。370数字气压计/压力调节器及CPC6000系列自动压力控制/校准仪，校准PTB220气压传感器的气压时校准结果的准确度相差不大，成本相对较低，普及率较高，操作简单，更适合PTB220传感器的校准，体积小，携带方便，适合PTB220 传感器现场校准。省级气压自动检定系统、QYJD-1C 气压仪器检定装置由于仪器容量大，工作效率高，可对多路气压传感器批量校准等特点，适合用于实验室内高精度传感器的检定和校准。
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论文作者:孙哲,李帅,逄淑蕾
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/9/28
标签：气压论文; 传感器论文; 装置论文; 压力论文; 仪器论文; 气压计论文; 系统论文; 《基层建设》2016年12期论文;