DPS816B型大氣壓力傳感器校準及測量不確定度評定

【摘要】DPS816B型大氣壓力傳感器因其精度高、穩定性好，廣泛應用于工業生產及航空航天等領域。本文參照JJG 875—2019《數字壓力計》檢定規程，設計了一種用于DPS816B型大氣壓力傳感器的校準模型，考慮傳感器與校準系統之間的通信方式，對傳感器輸出數據進行采集，計算示值誤差并建立不確定度的測量模型，評定包含因子k=2時傳感器測量結果的不確定度。

【關鍵詞】大氣壓力傳感器；校準；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.06.083

Calibration and Measurement Uncertainty Evaluation of DPS816B Atmospheric Pressure Sensor

MENG Yizhe， SUN Jinchen， ZHANG Yuhan， YU Qingping， WU Yanni， TAO Jialu

（Liaoning Institute of Metrology， Shenyang 110004， China）

Abstract： DPS816B atmospheric pressure sensor is widely used in industrial production， aerospace and other fields because of its high precision and good stability. According to the verification regulation of JJG 875—2019 Digital Pressure Gauges， a calibration model for DPS816B atmospheric pressure sensor is proposed in this paper. Considering the communication mode between the sensor and the calibration system， the output data of the sensor is collected， the error of the indication value is calculated， and the measurement model of the uncertainty is established， and the uncertainty of the measurement result of the sensor is evaluated when the factor k=2 is included.

Keywords： atmospheric pressure sensor； calibration； uncertainty

0引言

傳感器作為現代科技前沿技術的產物，不僅是現代信息技術的重要支柱，也是衡量國家在高精尖技術領域領先的重要標志。傳感器技術的發展對國家自動化產業的發展具有重要推動作用，并對國家工業建設產生深遠影響。盡管中國市場的傳感器發展迅猛，但其技術水平與世界先進水平相比仍有很大的提升空間。

DPS816B型大氣壓力傳感器是基于TERPS（溝槽刻蝕諧振壓力傳感器）技術研發的高精度壓力傳感器產品。相比于現有的壓力測量技術，其測量精度更高，穩定性和可靠性更好，在礦山開采、交通運輸及裝備制造等行業發揮著重要作用。為保證壓力傳感器在關鍵領域中的應用能夠保持穩定和準確，筆者參照JJG 875—2019《數字壓力計》檢定規程，對DPS816B型大氣壓力傳感器建立校準模型，實現傳感器的校準及測量不確定度評定。

1校準模型

壓力傳感器的校準是在標準裝置作用下對傳感器輸出的電壓或電流信號進行采集和調節。由于DPS816B型大氣壓力傳感器采用RS232作為通信端口，輸出量并非常規的電壓或電流，因而無法按照常規校準流程對傳感器進行校準。

1.1測量原理

參照JJG 875—2019《數字壓力計》檢定規程，將傳感器、標準裝置與計算機通過串行連接的方式組成校準系統，通過計算機對傳感器R232端口數據的讀取，實現相關數據的采集與調節，從而完成傳感器的校準。圖1～圖4為大氣壓力傳感器及其校準配件。

1.2通信方式

根據DPS816B型大氣壓力傳感器的測量原理，傳感器通過RS232端口與計算機MOXA端口進行通信，因此需要對計算機設備串口進行調試。

按照端口串行通信協議，對采集數據的數據格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、糾錯方式以及控制字符定義等作出統一規定。設置端口號為COM11，數據位長度為8，停止位長度為1，奇偶校驗位為無校驗，波特率為9600。完成通信串口設置后，計算機會每間隔1 s自動采集1個數據。

1.3校準項目和方法

結合大氣壓力傳感器的實際應用情況，對大氣壓力傳感器示值誤差進行校準。本次使用的標準器是由上一級數字壓力計通過比較法直接對下一級數字壓力計進行校準。標準數字壓力計采用0.01級數字壓力控制器，被校數字壓力計采用DPS816B型大氣壓力傳感器。由標準數字壓力計產生標準壓力，對DPS816B型大氣壓力傳感器的75～115 kPa量程進行校準。在整個壓力量程范圍內均勻選取5個壓力點并進行了1個循環校準（具體示值見表1），然后按照下式計算每個點的示值誤差。

2不確定度評定

2.1評定依據

3結束語

評定過程中將各輸入量引入的不確定度進行合成，取包含概率p = 95%，k = 2，則95 kPa壓力點處的相對擴展不確定度為Urel = 0.03%。

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【作者簡介】

孟一喆，男，1993年出生，工程師，學士，研究方向為壓力計量。

（編輯：李加鵬）