PTB220气压传感器调整方法共13页.docx

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PTB220气压传感器调整方法共13页

PTB220气压（qìyā）传感器调整方法

一、概述（ɡàishù）

PTB220是完全补偿的数字气压表，具有较宽的工作温度和气压测量范围。

感应元件采用VISALA研制的硅电容（diànróng）压力传感器BAROCAP。

BAROCAP具有很好的滞后性和重复性及温度特性、长期稳定性。

PTB220的工作原理是基于一个先进（xiānjìn）的RC振荡电路、微处理器和三个参考电容组成的数字压力传感器，并且电容压力传感器及电容温度传感器连续测量，微处理器自动进行压力线性补偿及温度补偿。

二、主要技术指标

测量范围500~1100hPa

工作温度-40oC~+60oC

分辨率0.1hPa

精度±0.2hPa（气压在800~1050hPa温度在+5oC~+55oC）

分辨率0.1hPa

三、PTB220信号输出方式及调整方法综述

传感器信号输出方式：

PTB220有三种输出方式：

软件可设的RS232串行输出；TTL电平输出；模拟（电压、电流）输出、脉冲输出。

当对气压传感器进行检定后，如果发现各检定点测量误差的总平均大于±0.2hPa，则需要进行调整。

目前我区自动站气压传感器使用的输出方式有两种：

RS232串行输出（改型后的DYYZII型站）和模拟电压输出（CAWS600自动站和改型前的DYYZII型站）。

调整（tiáozhěng）方法：

包括（bāokuò）数字（shùzì）量调整（tiáozhěng）和模拟量调整。

数字量调整有两种调整方法：

线性偏置调整法（基点平移法）和多点调整法，需要根据各检定点的误差大小和方向选择具体的调整方法：

如果在整个测量范围内各压力点上的测量误差方向一致而且误差分布很均匀可采用单点调整法，调整量为全量程各压力点误差的总平均值；如果在整个测量范围内各压力点上的测量误差比较离散可采用多点调整法；也可以同时使用两种调整方法。

调整过程：

数字量调整，无论是线性偏置调整法（基点平移法）还是多点调整法都会影响到模拟量的输出，而模拟量的调整不会影响数字量的输出。

所以应先进行数字量调整，调整完成后重新检定或校准气压传感器，如果数字量输出不合格，重新进行数字量调整；如果数字量输出合格而模拟量输出不合格，继续进行模拟量调整并重新检定或校准气压传感器，一直到数字量输出和模拟量输出均合格为止。

四、调整前的准备

1、气路连接：

将气压传感器通过3通与气压标准器、压力调节源连成一个封闭的测量系统。

2、电路连接：

按下图（图1）连接气压传感器、12VDC电源、计算机串口、数字多用表。

图1

3、数字多用表的红、黑色探测笔分别插入（chārù）前面板的HI、LO端，气压传感器模拟电压信号输出线C+、C-分别与红、黑探测笔可靠连接。

开数字多用表电源后设置为：

前面板输入；直流电压测量；取消自动量程功能并设置量程为100V。

4、从计算机桌面（zhuōmiàn）任务栏中，点击开始—程序（chéngxù）—附件（fùjiàn）—通讯—打开超级终端，建立一个新的COM连接，设置通讯数据如表1或表2后给传感器接通电源，观察超级连接数据窗口是否接收到“PTB220/3.05”；如果没有收到，更改设置并重新给传感器加电，直到接收到“PTB220/3.05”为止。

每秒位数（波特率）

9600

数据位

7

奇偶校验

偶校验（E）

停止位

1

数据流控制

无

表1

每秒位数（波特率）

4800

数据位

8

奇偶校验

无

停止位

1

数据流控制

无

表2

5、标准（biāozhǔn）器和传感器加电预热30分钟，按照检定规程（校准规程）在全量程范围（fànwéi）内检定（校准）气压传感器。

检定开始和结束时分别读取当时的环境温度和空气（kōngqì）湿度值，用两次读取的环境温度和空气湿度值的平均值，作为检定时的环境条件。

检定时的压力点为500、600、700、800、900、950、1000、1050hPa。

也可根据本省实际测量范围来确定，但测量范围的上下限必须涵盖本省全部台站中最高和最低压力点；为使检定数据具有可分析性，以便于选择调整方法（fāngfǎ），检定压力点建议不少于5个。

检定时的调压顺序为由低压到高压，再由高压到低压完成一个升降压过程，每个压力点调好后稳定2分钟开始读数。

在计算机超级终端数据输入区输入命令SEND<回车>读取被检气压传感器数字量读数；在数字多用表上读取气压传感器模拟电压值，精确到小数点后四位。

详细记录标准气压计读数、被检气压传感器气压数字量、被检气压传感器各点测得的电压值及根据公式P=Pv*120+500（P气压值，hpa；Pv传感器输出电压值，V）换算的气压值（检定记录格式见附页），并分别计算数字量、模拟量正反行程各压力点的测量误差及测量误差的总平均。

如果发现各检定点数字量测量误差的总平均大于±0.2hPa，应进行数字量调整，分析各检定点的误差大小和方向，选择合适的调整方法；如果各检定点模拟量换算后的气压值测量误差的总平均大于±0.2hPa，应进行模拟量调整。

6、调整（tiáozhěng）前先打开（dǎkāi）气压传感器，将DIP开关的SW4拨到ON的位置。

五、数字（shùzì）量调整方法

数字（shùzì）量调整前，先在计算机超级终端数据输入区输入命令corr<回车>，将显示的“Linearadjustments”直到“Calibrationdate****-**-**”拷贝下来，以备调校不成功时还原初值，执行过程及结果如下图（图2）：

下图中内容分为三个部分：

线性调整部分：

Linearadjustments部分，ON表示线性调整处于有效状态，传感器输出是经过线性修正的，当输入新的修正值后会覆盖旧的修正值；使用LCOFF<回车>命令后，线性调整不再起作用，处于无效状态，使用corr<回车>命令后，显示LinearadjustmentsOFF，不显示修正值；命令LCON<回车>启用线性调整。

多点调整部分：

Multipointadjustments部分，ON表示多点调整处于使用状态，传感器输出是经过修正的，修正方法为测量值靠近哪一修正点就使用对应的修正值进行订正；输入新的修正值后会覆盖旧的修正值；使用MPCOFF<回车>命令后，多点调整不再起作用，处于无效状态，使用corr<回车>命令后，显示MultipointadjustmentsOFF，不显示修正值；命令MPCON<回车>启用多点调整。

调整日期部分：

calibrationdate，显示最后一次输入的调整日期。

图2

1、线性偏置（piānzhì）调整法（基点平移法）

本调整（tiáozhěng）方法使气压（qìyā）传感器量程内所有（suǒyǒu）数字输出量、模拟输出量进行等量修正。

（1）将标准气压仪和被调整气压传感器连成一个封闭的测量系统；将气压传感器DIP开关的SW4拨到ON的位置；标准器和传感器加电预热30分钟后稳定到常压点；

（2）在超级终端的数据显示区“>”提示符后输入命令：

LCON<回车>，记录原线性调整修正值；

（3）在超级终端的数据显示区“>”提示符后输入命令：

Lci<回车>，屏幕会依次显示：

P1，1.reading？

（输值）<回车>

Correction？

（输值）<回车>

P1，2.reading？

<回车>

在第一个问号后输入一个压力点的测量值，在第二个问号后输入新的修正值。

由于检定过程是在原线性调整有效的情况下进行的，所以新的修正值为根据检定记录计算出的总修正值与原修正值之和。

调整过程中按ESC键放弃调整。

（4）将气压传感器DIP开关的SW4拨到OFF的位置；

（5）重新（chóngxīn）检定或校准气压传感器，如果数字输出不合格，继续（jìxù）以下多点调整；如果数字量输出（shūchū）合格而模拟量输出不合格，继续进行模拟量调整；

2、多点调整（tiáozhěng）

（1）将气压传感器DIP开关的SW4拨到ON的位置；标准器和传感器加电预热30分钟；

（2）在超级终端的数据显示区“>”提示符后输入命令：

mpcon<回车>，屏幕会显示下列内容：

MultipointadjustmentsON

ReadingCorrection

499.5200.040

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）记录各压力点及其原修正值；

（4）在超级终端的数据显示区“>”提示符后输入命令：

MPCI<回车>，屏幕会依次显示：

1、PTB，Reading？

（气压读数）<回车>

Correction？

（键入修正值）<回车>

2、PTB，Reading？

（气压读数）<回车>

Correction？

（键入修正值）<回车>

•

•

8、PTB，Reading？

（气压读数（dúshù））<回车>

Correction？

（键入（jiànrù）修正值）<回车>

根据检定（jiǎndìng）或校准记录，在全量程（liángchéng）范围内选择八个压力点，在第一个问号后输入第一个压力点的测量值，在第二个问号后输入此点新的修正值。

由于检定过程是在原多点调整有效的情况下进行的，所以新的修正值为根据检定记录计算出的本点修正值与原本点修正值之和；﹒﹒﹒﹒﹒；在第八个问号后输入第八个压力点的测量值，在第八个问号后输入此点的修正值；调整过程中按ESC键放弃调整；

（5）将气压传感器DIP开关的SW4拨到OFF的位置；

（6）重新检定或校准气压传感器，看调整结果是否有效；

六、模拟量调整方法

模拟量调整前，先在计算机超级终端数据输入区输入LCON命令，记录下出厂设置UOffset及UGain的值，以备调整无效或出现错误时恢复设置。

1、线性偏置调整法

此调整方法在所有资料中均未提及，我们通过实验验证了这是一个非常有效的模拟量输出调整的方法，适用于误差方向一致而且误差分布很均匀的超差气压传感器的调整。

调整中使用原放大倍数（Gain），只改变偏移量（Offset）的值。

调整步骤如下：

（1）将标准气压仪和被调整气压传感器连成一个封闭的测量系统；将气压传感器DIP开关的SW4拨到ON的位置；

（2）在计算机超级终端数据输入区输入LCON命令，记录下出厂设置UOffset及UGain的值；

（3）根据检定记录计算模拟输出总修正值ΔP（单位：

hPa），将ΔP/120+出厂设置UOffset的值作为新的UOffset的值；

（4）输入（shūrù）dlci<回车>命令，依次（yīcì）显示（xiǎnshì）下列指令：

UOffset：

？

新的UOffset的值<回车（huíchē）>

UGain：

？

出厂设置UGain的值<回车>

IOffset：

？

<回车>

IGain：

？

<回车>

CorrectionsSaved

（5）将气压传感器DIP开关的SW4拨到OFF的位置；

（7）重新检定或校准气压传感器，若仍在允许范围之外，应再次进行调整，或与线性偏置/倍数调整法结合进行调整。

2、线性偏置/倍数调整法

（1）将标准气压仪和被调整气压传感器连成一个封闭的测量系统；将气压传感器DIP开关的SW4拨到ON的位置；

（2）输入dlci命令，将UGain和UOffset的值分别设置为1.00和0.00；

输入dlci<回车>命令，显示下列指令：

UOffset：

？

0.00<回车>

UGain：

？

1.00<回车>

IOffset：

？

<回车>

IGain：

？

<回车>

CorrectionsSaved

（3）在计算机超级终端数据输入区输入itestX1（X1取低点压力电压值）命令，读取数字多用表显示值（MeasX1，单位V）；

（4）在计算机超级终端数据输入区输入itestX2（X2取高点压力电压值）命令，读取数字多用表显示值（MeasX2，单位V）；

（5）运用下公式计算放大倍数（Gain）和偏移量（Offset）的值：

Gain=（ItestX2-ItestX1）/（MeasX2-MeasX1）

Offset=ItestX1-Gain*MeasX1

（6）输入（shūrù）dlci命令，将UGain和UOffset的值输入；

例如（lìrú）：

ItestX1=0.5VMeasX1=0.502V

ItestX2=4.5VMeasX2=4.506V

计算（jìsuàn）得：

Offset=-0.001499Gain=0.999001

输入dlci<回车（huíchē）>命令，输入新的UOffset和UGain的值，操作同步骤

（2）；

（7）将气压传感器DIP开关的SW4拨到OFF的位置，调整完毕。

（8）关、开气压传感器电源一次，使气压传感器从测试状态转为测量状态；

（9）重新检定或校准气压传感器，若仍在允许范围之外，应再次进行调整。

若3次调整后其误差仍在允许范围之外，应作为调整不成功处理，需要还原初值。

还原操作过程同上，输入出厂设置UOffset及UGain的值。

七、输入调整日期

PTB220气压传感器调整后，自动将调整日期（calibrationdate）改为未知日期，需要使用命令将新的调整日期存储进传感器。

操作步骤如下：

1、保持气压传感器DIP开关的SW4在ON的位置；

2、在超级终端的数据显示区“>”提示符后输入命令：

CALDYYYY-MM-DD<回车>，YYYY-MM-DD为8位年-月-日；

3、在超级终端的数据显示区“>”提示符后输入命令：

CALD<回车>，屏幕会显示传感器存储的调整日期，显示内容为：

calibrationdateYYYY-MM-DD；

4、将气压传感器DIP开关的SW4拨到OFF的位置，输入完毕。

PTB220气压传感器检定（jiǎndìng）记录

记录（jìlù）编号：

检

定

环

境

项目

检定开始时

检定结束时

平均值

空气温度（℃）

相对湿度（%）

大气压力（hpa）

检定/校准设备

标准器

模拟量采集器

名称

编号

修正值

证书编号

传感器

名称

编号

送检单位

生产厂

型号

检定人：

复核（fùhé）人：

检定日期：

PTB220气压传感器检定（jiǎndìng）记录

记录编号：

设定压力

标准示值

被检示值

差值

正反程差值平均

模拟量

数字量

示值

（hpa）

修正后

（hpa）

示值

（V）

修正、换算后

（hpa）

（hpa）

数字量

（hpa）

模拟量

（hpa）

数字量

（hpa）

模拟量

（hpa）

全量程各检定点误差总平均

数字量

模拟量

建议调整方法

调整记录编号

检定人：

复核（fùhé）人：

检定日期：

PTB220气压（qìyā）传感器调整（tiáozhěng）记录（jìlù）

记录编号：

传感器编号

调整项目

□单点调整□多点调整□模拟量调整

依据的检定记录编号

调

整

环

境

项目

检定开始时

检定结束时

平均值

空气温度（℃）

相对湿度（%）

大气压力（hpa）

数

字

量

调

整

单点调整

调整点（hpa）

调整量（hpa）

标准值（hpa）

多点调整

调整点1

（hpa）

调整点2（hpa）

调整点3

（hpa）

调整点4（hpa）

调整点5（hpa）

调整点6（hpa）

调整点7（hpa）

调整点8

（hpa）

示值

修正

示值

修正

示值

修正

示值

修正

示值

修正

示值

修正

示值

修正

示值

修正

模拟

量调

整

出厂设置

放大倍数

偏移量

低点压力电压值

低点数字多用表显示值

高点压力电压值

高点数字多用表显示值

放大倍数

偏移量

调整后重新检定记录编号

调整（tiáozhěng）人：

复核（fùhé）人：

调整（tiáozhěng）日期（rìqī）：

内容摘要

（1）PTB220气压传感器调整方法

一、概述

PTB220是完全补偿的数字气压表，具有较宽的工作温度和气压测量范围

（2）数字量调整有两种调整方法：

线性偏置调整法（基点平移法）和多点调整法，需要根据各检定点的误差大小和方向选择具体的调整方法：

如果在整个测量范围内各压力点上的测量误差方向一致而且误差分布很均匀可采用单点调整法，调整量为全量程各压力点误差的总平均值

（3）调整过程：

数字量调整，无论是线性偏置调整法（基点平移法）还是多点调整法都会影响到模拟量的输出，而模拟量的调整不会影响数字量的输出

（4）所以应先进行数字量调整，调整完成后重新检定或校准气压传感器，如果数字量输出不合格，重新进行数字量调整