1.一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:在被校准压电式压力传感器的量程上限开展一次准静态校准实验,获取标准压力传感器检测到的参考压力响应曲线和被校准压电式压力传感器检测到的响应曲线;
步骤二:在时间轴上平移被校准压电式压力传感器的响应曲线,使被校准压电式压力传感器的响应曲线与参考压力响应曲线的峰值对应起来,消除两条响应曲线之间的相位差;
步骤三:在参考压力响应曲线的上升沿,即正行程均匀地选取m个压力检测点,获取这m个压力检测点在被校准压电式压力传感器响应曲线上升沿对应的数据;
步骤四:在参考压力响应曲线的下降沿,即反行程选取与步骤三相同的m个压力检测点,获取这m个压力检测点在被校准压电式压力传感器响应曲线下降沿对应的数据;
步骤五:重复步骤一~步骤四,在被校准压电式压力传感器的量程上限共开展n次独立重复实验,计算得到各个压力检定点输出的响应电压值的算术平均值步骤六:采用最小二乘方法对由m个压力检测点数据构成的数据集合和步骤五中获得的由 构成的数据集合进行拟合,获取被校准压电式压力传感器的工作直线方程yLS和灵敏度b;
步骤七:获取被校准压电式压力传感器的满量程输出值yFS,具体按以下公式进行计算:yFS=|b(pmax‑pmin)|
其中,pmax和pmin分别为测量范围上限压力值和测量范围下限压力值;
步骤八:根据以下公式计算得到待校准压电式压力传感器的线性度εL为:上式中,ΔyLmax为各个压力检定点输出值的算术平均值 与被校准压电式压力传感器工作直线方程在各个压力检定点计算值yi之间偏差ΔyLi中绝对值的最大值;
步骤九:利用以下公式计算被校准压电式压力传感器的重复性εR:
其中s为被校准压电式压力传感器在整个测量范围内的标准偏差;
步骤十:利用以下公式计算被校准压电式压力传感器的迟滞εH:
式中:|ΔyH|max为各个压力检定点中,同一个压力检定点正行程输出值的算术平均值与反行程输出值的算术平均值 之差ΔyHi中绝对值的最大值;
步骤十一:利用以下公式计算被校准压电式压力传感器的基本误差A:
A=±(εR+εLH)
式中:εLH为被校准压电式压力传感器的系统误差。
2.根据权利要求1所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,步骤五中各个压力检定点输出的响应电压值的算术平均值 由以下公式计算得到:其中, 为n次独立重复实验中各个压力检定点的正行程检定输出值的算术平均值,为各个压力检定点的反行程检定输出值的算数平均值,分别通过以下公式计算得到:yIij为被校准压电式压力传感器正行程第i个压力检定点第j次检定输出值,yDij为被校准压电式压力传感器反行程第i个压力检定点第j次检定输出值。
3.根据权利要求2所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,被校准压电式压力传感器在整个测量范围内的标准偏差s根据下式进行计算:其中,各个压力检定点上正行程子样标准偏差sIi和反行程子样标准偏差sDi分别按下式进行计算:
4.根据权利要求1所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,步骤六中被校准压电式压力传感器的工作直线方程yLS为:yLS=a+bp
式中,截距a、斜率b分别按下式计算:
其中,pi为第i个压力检测点的压力值,被校准压电式压力传感器的灵敏度即为被校准压电式压力传感器工作直线方程的斜率b。
5.根据权利要求1‑4中任一项所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,被校准压电式压力传感器的系统误差εLH根据下式进行计算:上式中,|ΔyLH|max为各个检定点正行程输出值的算术平均值 以及反行程输出值的算术平均值 与被校准压电式压力传感器工作直线方程在各个压力检定点计算值yi之差(ΔyLH)Ii、(ΔyLH)Di中绝对值的最大值,其中:
6.根据权利要求1‑4中任一项所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,步骤九中,被校准压电式压力传感器的重复性εR也可利用下式进行计算:其中smax为各个压力检定点上正行程子样标准偏差sIi和反行程子样标准偏差sDi中的最大值,t0.95为t分布下95%置信度的包含因子。
7.根据权利要求1‑4中任一项所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,步骤十一中,基本误差A也可以采用下式进行计算;
8.根据权利要求5所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,在步骤三和步骤四中,压力检测点数目m≥6,步骤五中,重复实验次数n≥3。
9.根据权利要求1‑4中任一项所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,步骤一中,参考压力响应曲线由安装于半正弦压力脉冲发生器造压油缸壁面的标准压力传感器测得,或者由安装于半正弦压力脉冲发生器重锤锤头的高精度力传感器监测到的力曲线,结合重锤锤头力与造压油缸内压力之间的数学模型间接获得;或者由安装于重锤的高精度加速度传感器监测得到的加速度曲线,结合重锤加速度与造压油缸内压力之间的数学模型间接获得;或者由安装于重锤上方垂直方向的激光速度干涉仪监测得到的加速度曲线,结合重锤加速度与造压油缸内压力之间的数学模型间接获得;或者由激光干涉仪监测造压油缸内传压介质部分光程的变化曲线,结合传压介质部分光程与传压介质所受压力之间的数学模型间接获得。
10.根据权利要求1‑4中任一项所述的一种实施准静态校准的压电式压力传感器工作特性参数获取方法,其特征在于,步骤六中,采用切线法或端点平移法获取被校准压电式压力传感器工作直线方程的拟合方法。