一种用于梅花触头压力测试仪器的标定装置及其标定方法与流程

本发明涉及用于梅花触头压力测试仪器的压力标定，尤其是涉及一种用于梅花触头压力测试仪器的标定装置及其标定方法。

背景技术：

1、梅花触头是高压开关柜（含gis组合电器、真空断路器、sf6断路器等）中实现动静触头电连接的核心部件，广泛应用于35kv及以下中压配电网设备。梅花触头由多瓣触指环绕触头圆柱体构成，依靠触指与触头座之间的弹簧压力或弹性形变产生的夹紧力来保证低电阻、高可靠的电接触。一旦梅花触头各瓣接触压力不足或分布不均，将导致接触电阻增大、局部过热、触头熔蚀乃至开关柜烧毁等严重故障。dl/t 596-2021《电力设备预防性试验规程》及国网运检相关技术标准明确要求定期对梅花触头进行接触压力检测，梅花触头压力测试仪即为专用于测量触指单瓣接触压力的便携式检测仪器。

2、梅花触头压力测试仪的核心传感元件为内置的微力压力传感器（通常为电阻应变式或压阻式传感器），其测量原理为：触指压力作用于传感器受力端使之产生弹性形变，粘贴于弹性体上的电阻应变片随之变形并引起电阻值变化，经惠斯通电桥转换为电压信号（mv），再通过标定系数（mv/克）换算为压力值（g或n）。因此，传感器的标定系数准确性直接决定了压力测试仪整机的测量精度，传感器需要定期标定以确保量值溯源。

3、梅花触头压力测试仪在长期使用过程中，其内置压力传感器因弹性体机械疲劳、应变片胶层老化蠕变、环境温度周期性变化导致的零点和灵敏度漂移等因素，mv/克标定参数会逐渐偏离出厂标定值。若未及时修正，压力测试仪读数将产生不可忽视的系统误差，导致触头压力合格性判定失准。当前行业内，对该类传感器的标定主要依赖实验室方法，尚无可在变电站或配电站房等工作现场直接使用的专用标定仪器，现场标定手段长期空白。

4、现有技术方案为砝码加载式传感器标定方法，该方法在国家级计量检定机构及传感器生产企业的出厂标定中广泛应用，具体实施步骤如下：

5、（1）将压力传感器从梅花触头压力测试仪主机中拆离，断开其与信号采集电路的电气连接（包括焊点解除或接插件拔除），取出传感器单独送至标定台位；

6、（2）将拆下的传感器固定于标准力值加载台的夹具中，调整传感器受力端朝上并保持铅垂姿态，确保加载力方向与传感器设计受力轴线重合；

7、（3）使用标准砝码组（通常为f1或f2精度等级的克组/毫克组砝码，量程覆盖0-500g）逐级施加已知质量的标准砝码于传感器受力端，各砝码重力值f=mg（g为当地重力加速度）作为标准力值输入；

8、（4）传感器在各级载荷下产生对应的电压信号（mv）输出，由高精度数字万用表（如6位半及以上）或高分辨率数据采集卡同步读取并记录每级力值下的mv值；

9、（5）对记录的多组“载荷f(g)-输出u(mv)”数据对，采用最小二乘线性拟合方法求取标定系数k（即g/mv = f/u的拟合斜率），代入测试仪的换算参数完成传感器标定。

10、上述方法的计量学依据可参考：jjg 860-2015《压力传感器检定规程》、jjf1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。

11、公开号为cn117490896a的发明专利公开了一种断路器梅花触头触指压力检测装置及方法，包括探头和主机，所述探头包括接触触头和操作杆，所述操作杆通过锁紧螺母固定在所述接触触头的底座上，所述接触触头的表面设置第一触指接触片和第二触指接触片，分别与所述接触触头内部的压力传感器相连，所述压力传感器通过信号线与主机相连；该专利使用压力传感器来对梅花触头进行压力检测，但是无法实现该压力传感器长时间使用后的精度检测。

12、因此，如何实现对触头触指压力检测仪器中的压力传感器精度检测是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于梅花触头压力测试仪器的标定装置及其标定方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种用于梅花触头压力测试仪器的标定装置，所述梅花触头压力测试仪器包括第一压力传感器，所述标定装置包括第二压力传感器、固定单元、传递单元、扭动单元和显示单元，所述第二压力传感器设置在扭动单元中，所述扭动单元通过固定单元安装在梅花触头压力测试仪器上，所述传递单元通过第二压力传感器和扭动单元连接，所述传递单元与第一压力传感器接触，所述显示单元分别与第一压力传感器和第二压力传感器电连接，所述第一压力传感器、传递单元和第二压力传感器同轴心；

4、扭动所述扭动单元同时挤压第一压力传感器和第二压力传感器，根据第一压力传感器和第二压力传感器的数据判断第一压力传感器的标定系数是否需要进行替换。

5、作为优选的技术方案，所述传递单元包括由内顶杆和外顶杆组成的传递杆，所述第一压力传感器、内顶杆、外顶杆和第二压力传感器依次接触并位于同一直线上。

6、作为优选的技术方案，所述扭动单元包括旋钮和丝杠，所述旋钮与丝杠同轴连接，所述丝杠和第二压力传感器接触。

7、作为优选的技术方案，所述显示单元包括第一显示器和第二显示器，所述第一显示器和第一压力传感器电连接，所述第二显示器和第二压力传感器电连接。

8、根据本发明的另一个方面，提供了一种基于如上任一所述用于梅花触头压力测试仪器的标定装置的标定方法，所述方法包括：

9、s1、对所述第二压力传感器进行有效检定并确定第二标定系数；

10、s2、扭动扭动单元同时挤压第一压力传感器和第二压力传感器；

11、s3、通过显示单元分别读取第一压力传感器和第二压力传感器的数值；

12、s4、多次扭动扭动单元分别获取第一压力传感器和第二压力传感器的数值组；

13、s5、根据第一压力传感器与第二压力传感器的数值组和第二标定系数获得第一压力传感器的修复第一标定系数；

14、s6、根据修复第一标定系数和当前第一标定系数的差值确定是否对当前第一标定系数进行替换。

15、作为优选的技术方案，所述第一标定系数和第二标定系数存在以下关系式：

16、

17、

f为扭动单元施加的加载力；为第一压力传感器所采集的电压信号；为第一标定系数；为第二压力传感器所采集的电压信号；为第二标定系数。

18、作为优选的技术方案，所述步骤s5中还包括：

19、s51、根据第一压力传感器与第二压力传感器的数值组和第二标定系数获取第一压力传感器的第一标定系数组；

20、s52、对第一标定系数组进行算术平均值获得第一压力传感器的修复第一标定系数。

21、作为优选的技术方案，对第一标定系数组采用剔除超过3σ的粗大误差值后取均值获得第一压力传感器的修复第一标定系数。

22、作为优选的技术方案，若修复第一标定系数和当前第一标定系数的差值不超过1%，则不使用修复第一标定系数对当前第一标定系数进行替换；反之则进行替换。

23、作为优选的技术方案，所述扭动单元每次转动相同的圈数。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

25、1.本发明无需拆卸梅花触头压力测试仪器中的压力传感器实现原位标定，使用传递单元进行力的传递，通过扭动单元同时挤压第一压力传感器和第二压力传感器并使其产生相同的力，产生相应的电信号完成标定，原位标定所得数据直接对应实际工作状态，标定有效性更高。

26、2.本发明的第一压力传感器、内顶杆、外顶杆和第二压力传感器依次接触并位于同一直线上，构成一条封闭的力传递路径，根据牛顿第三定律及静力学中串联构件内力处处相等的基本原理，此封闭力路径中任一截面所传递的力值大小相同；因此，第一压力传感器承受的力与第二压力传感器承受的力大小相等。

27、3.本发明通过双通道独立采集两个压力传感器在同一力值下的输出电压，利用力值等值关系直接计算压力传感器的标定系数，实现了无需标准力值砝码参与计算的间接比对式标定；多力值点数据经统计处理后输出最终系数，提高了标定结果的可靠性和抗单点干扰能力。

28、4.本发明采用旋钮和丝杠的手动式力加载；将旋钮的旋转运动转换为可控的轴向直线推力施加于传感器，利用螺纹自锁特性确保任意加载位置停止旋钮后力值不回落，实现了无砝码、无液压元件、无电气驱动的手动精密静态力加载。

29、5.本发明判断修复第一标定系数和当前第一标定系数的差值是否达到阈值，超过阈值后用修复第一标定系数对当前第一标定系数进行替换，使梅花触头压力测试仪器保持精确的检测能力。