专利名称：氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置及方法
技术领域：
本发明属于传感器测控技术领域，尤其涉及一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置及方法。
背景技术：
氢气是燃料电池汽车的主要能量来源，因此氢气瓶作为氢气存贮容器在燃料电池 汽车技术中应用非常广泛。为了监测瓶中氢气的温度变化情况，需要在氢气瓶的瓶阀处设 置温度传感器，其中常用的温度传感器为电阻型温度传感器。为了保证氢气温度监测的准确性，燃料电池汽车在每运行一段时间之后，需要对 安装于氢气瓶瓶阀处的电阻型温度传感器进行检定，也即判断安装于氢气瓶瓶阀处的电阻 型温度传感器是否需要重新标定。由于氢气瓶内温度不易控制，导致不能直接采用多个温 度与电阻对应的方式对电阻型温度传感器进行检定，因此目前在此检定过程中需要将电阻 型温度传感器从瓶阀处卸下，这将导致空气进入氢气储气瓶。氢气属于可燃性气体，根据中 华人民共和国国家标准GB 4962-2008氢气使用安全技术规程规定如果氢气储气瓶使用 过程中有空气充入，需要重新充装氢气。而在重新充装氢气之前，还要进行气密性试验和氮 气置换试验。这两个试验不仅试验过程十分复杂，而且必须在具备专门试验资质的机构进 行，尤其对已经集成好的燃料电池汽车而言，这两个试验的时间成本和人力成本都很高。
发明内容
本发明的目的是，为了避免每次对氢气瓶上电阻型温度传感器进行检定过程中将 其拆下，从而导致需对氢气瓶进行复杂的气密性试验和氮气置换试验，提出一种氢气瓶用 电阻型温度传感器的免拆检定装置及方法。技术方案是，一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置，其特征是所述装 置包括电源开关，稳压电源，可调精密电阻，第一精密电阻，第二精密电阻和已标定的电阻 型温度传感器；所述可调精密电阻和氢气瓶用电阻型温度传感器、已标定的电阻型温度传感器、 第一精密电阻、第二精密电阻连接成电桥，具体是所述第一精密电阻分别与已标定的电阻型温度传感器和第二精密电阻相连；所述第二精密电阻分别与第一精密电阻和可调精密电阻相连；所述可调精密电阻分别与氢气瓶用电阻型温度传感器和第二精密电阻相连；所述氢气瓶用电阻型温度传感器分别与已标定的电阻型温度传感器和可调精密 电阻相连；所述电源开关的一端连接第一精密电阻与已标定的电阻型温度传感器的连接处； 另一端连接稳压电源的正极；所述稳压电源的正极连接于电源开关；稳压电源的负极连接于第二精密电阻与可 调精密电阻的连接处；
所述第一精密电阻和第二精密电阻的电阻值相同； 所述已标定的电阻型温度传感器与氢气瓶用电阻型温度传感器型号相同。所述已标定的电阻型温度传感器和氢气瓶用电阻型温度传感器都为PT100型温 度传感器，都具有两个电阻输出端。所述第一精密电阻和第二精密电阻的阻值均为100欧姆，精度均为0. 1%。所述可调精密电阻为磁盘式可调电阻，可调阻值范围为0 100欧姆，精度为 0. 1%。所述稳压电源为5V稳压电源。一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定方法，其特征是所述方法包括步骤1 进行装置连接，将可调精密电阻和氢气瓶用电阻型温度传感器、已标定的 电阻型温度传感器、第一精密电阻、第二精密电阻连接成电桥；步骤2 使氢气瓶用电阻型温度传感器和已标定的电阻型温度传感器处在第一室 温T1下并静置1 3分钟；步骤3 打开电源开关，调节可调精密电阻使电桥平衡，记录此时可调精密电阻的 阻值，记为R' ο；步骤4 比较R'。和0的差值，如果R'。和0的差值大于的第一设定阈值，则跳 至步骤10 ；步骤5 将已标定的电阻型温度传感器置于温控箱中，将温控箱升温至第二室温 T2，静置1 3分钟；步骤6 根据氢气瓶用电阻型温度传感器的原有标定系数，计算出在从T1升温到T2 过程中氢气瓶用电阻型温度传感器的阻值变化值，记为AR' 2;步骤7 调节可调精密电阻使电桥再次平衡，测量并记录可调精密电阻的阻值变 化值，记为AR' 0；步骤8:比较AR' 2与八1 ' Q的差值，如果AR' 2与八1 ' Q的差值的绝对值大 于第二设定阈值，则执行步骤9 ；否则，执行步骤10 ；步骤9 氢气瓶用电阻型温度传感器不需要重新标定；步骤10 氢气瓶用电阻型温度传感器需要重新标定。本发明的效果在于，使用本发明提供的装置和方法进行氢气瓶用电阻型温度传感 器的检定，避免了每次都要将其从氢气瓶瓶阀处拆下，进而导致需对氢气瓶进行复杂的气 密性试验和氮气置换试验的问题。
图1是氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置等效电路图；图2是氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定方法流程图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性 的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。实施例1
图1是氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置等效电路图。本发明提供的一 种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置，包括电源开关S，稳压电源Etl，可调精密电 阻Rtl,第一精密电阻R3,第二精密电阻R4和已标定的电阻型温度传感器C1。可调精密电阻Rtl和氢气瓶用电阻型温度传感器C2、已标定的电阻型温度传感器 C1、第一精密电阻民、第二精密电阻连接成惠更斯电桥R4，具体连接方式如图1所示。第一精 密电阻R3分别与已标定的电阻型温度传感 器C1和第二精密电阻R4相连；第二精密电阻R4 分别与第一精密电阻R3和可调精密电阻Rtl相连；可调精密电阻Rtl分别与氢气瓶用电阻型 温度传感器C2和第二精密电阻R4相连；氢气瓶用电阻型温度传感器C2分别与已标定的电 阻型温度传感器C1和可调精密电阻Rtl相连；电源开关S的一端连接于第一精密电阻R3与 已标定的电阻型温度传感器C1的连接处a，另一端连接稳压电源Etl的正极；稳压电源Etl的 正极连接于电源开关S ；稳压电源Etl的负极连接于第二精密电阻R4与可调精密电阻Rtl的连 接处C。在本发明提供的氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置中，第一精密电阻R3 和第二精密电阻R4的电阻值相同；具体地，第一精密电阻R3和第二精密电阻礼的阻值均为 100欧姆，精度均为0. 1%。已标定的电阻型温度传感器C1与氢气瓶用电阻型温度传感器 C2型号相同。具体地，已标定的电阻型温度传感器C1与氢气瓶用电阻型温度传感器C2都 为PT100型温度传感器，且都具有两个电阻输出端，用于连入电桥中。可调精密电阻Rtl为磁 盘式可调电阻，可调阻值范围为O 100欧姆，精度为0. 1%。稳压电源采用5V稳压电源。 氢气瓶用电阻型温度传感器C2固定于氢气瓶瓶阀处，并在上次安装于气瓶之前已经经过标 定。实施例2本发明还提供了一种使用前述氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置进行 氢气瓶用电阻型温度传感器免拆检定的方法。图2是氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检 定方法流程图，其过程包括步骤1 进行装置连接，将可调精密电阻Rtl和氢气瓶用电阻型温度传感器仏、已标 定的电阻型温度传感器C1、第一精密电阻R3、第二精密电阻R4连接成如图1所示的惠更斯 电桥，并按照图1所示，连入电源开关S，稳压电源&。 步骤2 使氢气瓶用电阻型温度传感器C2和已标定的电阻型温度传感器C1处在第 一室温T1下，并静置1 3分钟。步骤3 打开电源开关S，调节可调精密电阻Rtl使电桥平衡，即使得电桥b、d两处 的电压差为0。记录此时可调精密电阻的阻值，记为R' ο,,设定稳压电源的电压为Utl，已标定的电阻型温度传感器C1的阻值为R'工、氢气瓶 用电阻型温度传感器C2的阻值为R' 2、第一精密电阻R3的阻值为R' 3、第二精密电阻R4 的阻值为R' 4，根据惠更斯电桥定律，电桥b、d两处的电压差Ux为
η'及· 欲使电桥b、d两处的电压差Ux = 0，应当使D, pl p, -^V = O，而由于第一
K^ + Zv2 + Kq λ3 + Zv4
精密电阻R3的阻值R' 3和第二精密电阻R4的阻值R' 4相等，即R' 3 = R' 4，则应当有R' ! = R' 2+R' ο ；又由于已标定的电阻型温度传感器C1与氢气瓶用电阻型温度传感器(2 型号相同，则有R' ！ = R' 2。从而可知，R'。为O时，电桥b、d两处的电压差为O。步骤4 比较R'。和0的差值，如果R'。和0的差值大于的第一设定阈值，则跳 至步骤10。考虑到系统误差，可以设定第一阈值，即一个很小的数值。调节可调精密电阻Rtl的 阻值，当电桥b、d两处的电压差为0时，可调精密电阻Rtl的阻值R' ^」、于设定第一阈值时， 则可以认定测量有效，需要进行下一步测量。但是，如果当电桥b、d两处的电压差为0时， 可调精密电阻Rtl的阻值R'。在第一设定阈值以外(即大于第一设定阈值)，则说明氢气瓶 用电阻型温度传感器C2的电阻R' 2已经不准，需要重新检定。步骤5 将已标定的电阻型温度传感器C1置于温控箱中，将温控箱升温至第二室 温T2，静置1 3分钟。已标定的电阻型温度传感器C1置于温控箱之前，其阻值为R' 10已标定的电阻 型温度传感器C1置于温控箱中，将温控箱升温至第二室温T2，静置1 3分钟后，其阻值为 R' !+AR'工。此时，氢气瓶内的温度不变，氢气瓶用电阻型温度传感器C2的阻值还是R' 2。步骤6 根据氢气瓶用电阻型温度传感器的原有标定系数，计算出在从T1升温到T2 过程中氢气瓶用电阻型温度传感器的阻值变化值，记为AR' 2。步骤7 调节可调精密电阻使电桥再次平衡，测量并记录可调精密电阻的阻值变 化值，记为AR'。。由于已标定的电阻型温度传感器C1置 于温控箱中并升温至第二室温T2，静置1 3分钟后，其阻值为R' !+AR'工。此时电桥b、d两处的电压差发生变化，不再为0。调节 可调精密电阻R0使电桥再次平衡，即使电桥b、d两处的电压差再次为0。此时，可调精密 电阻R0的阻值由R'。变为R' o+AR' C1。于是根据惠更斯电桥定律，有R' !+AR'
R' 2+R' o+AR' q，进一步有AR' ！ = AR' Q。即已标定的电阻型温度传感器C1从第一 室温T1升温至第二室温T2，其电阻值变化量AR'工的大小，由电桥再次平衡时，可调精密 电阻Rtl的阻值变化量AR' j示识。如果氢气瓶用电阻型温度传感器C2不需要重新标定， 则其原有标定系数仍真实可靠，则随着温度的变化，按照原有标定系数计算出来的电阻变 化值AR' 2应当与AR'工相同，考虑系统误差，也即AR' 2应当与AR'。基本相同。步骤8:比较AR' 2与八1 ' Q的差值，如果AR' 2与八1 ' Q的差值的绝对值大 于第二设定阈值，则执行步骤9 ；否则，执行步骤10。步骤9 氢气瓶用电阻型温度传感器不需要重新标定。步骤10 氢气瓶用电阻型温度传感器需要重新标定。实施例3本实施例在给出第一设定阈值和第二设定阈值后，详细说明真实的室温环境下， 氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定方法。我们先设定第一设定阈值为0.1欧姆，第二 设定阈值为0.15欧姆。步骤101 按照图1所示进行装置连接。步骤102 使氢气瓶用电阻型温度传感器C2和已标定的电阻型温度传感器C1处在 第一室温24. 9°C下，并静置1 3分钟。步骤3 打开电源开关S，调节可调精密电阻Rtl使电桥平衡，即使得电桥b、d两处的电压差为O。记录此时可调精密电阻Rtl的阻值R' ^ = 0.08欧姆。步骤104:比较R'。和0的差值。因为此时R'。和0的差值为0. 08欧姆，小于 第一设定阈值0. 1欧姆，所以顺序执行流程的下一个步骤，即步骤105。步骤105 将已标定的电阻型温度传感器C1置于温控箱中，将温控箱升温至第二 室温30°C，静置1 3分钟。步骤106 根据氢气瓶用电阻型温度传感器C2的原有标定系数，计算出在从 24.9°C升温到30°C过程中氢气瓶用电阻型温度传感器C2的阻值变化值AR' 2。型号为 PT100的氢气瓶用电阻型温度传感器C2的阻值按照原有标定系数计算所得出的变化值为 1. 94欧姆。步骤107 调节可调精密电阻Rtl使电桥再次平衡，即使电桥b、d两处的电压差再 次为0。测量并记录可调精密电阻Rtl的阻值变化值AR'。，其结果为2. 01欧姆。步骤108:比较AR' 2与八1 '。的差值。二者差值为0. 07欧姆，小于第二设定 阈值为0. 15欧姆。因此，执行步骤109。步骤109 氢气瓶用电阻型温度传感器不需要重新标定。使用本发明提供的装置和方法，避免了每次对氢气瓶上电阻型温度传感器进行检 定过程中将其拆下，从而导致需对氢气瓶进行复杂的气密性试验和氮气置换试验的过程。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
权利要求
一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置，其特征是所述装置包括电源开关，稳压电源，可调精密电阻，第一精密电阻，第二精密电阻和已标定的电阻型温度传感器；所述可调精密电阻和氢气瓶用电阻型温度传感器、已标定的电阻型温度传感器、第一精密电阻、第二精密电阻连接成电桥，具体是所述第一精密电阻分别与已标定的电阻型温度传感器和第二精密电阻相连；所述第二精密电阻分别与第一精密电阻和可调精密电阻相连；所述可调精密电阻分别与氢气瓶用电阻型温度传感器和第二精密电阻相连；所述氢气瓶用电阻型温度传感器分别与已标定的电阻型温度传感器和可调精密电阻相连；所述电源开关的一端连接第一精密电阻与已标定的电阻型温度传感器的连接处；另一端连接稳压电源的正极；所述稳压电源的正极连接于电源开关；稳压电源的负极连接于第二精密电阻与可调精密电阻的连接处；所述第一精密电阻和第二精密电阻的电阻值相同；所述已标定的电阻型温度传感器与氢气瓶用电阻型温度传感器型号相同。
2.根据权利要求1所述的一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置，其特征是 所述已标定的电阻型温度传感器和氢气瓶用电阻型温度传感器都为PT100型温度传感器， 都具有两个电阻输出端。
3.根据权利要求1所述的一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置，其特征是 所述第一精密电阻和第二精密电阻的阻值均为100欧姆，精度均为0. 1%。
4.根据权利要求1所述的一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置，其特征是 所述可调精密电阻为磁盘式可调电阻，可调阻值范围为0 100欧姆，精度为0. 1%。
5.根据权利要求1所述的一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置，其特征是 所述稳压电源为5V稳压电源。
6.一种使用如权利要求1所述的一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置对 氢气瓶用电阻型温度传感器进行免拆检定的方法，其特征是所述方法包括步骤1 进行装置连接，将可调精密电阻和氢气瓶用电阻型温度传感器、已标定的电阻 型温度传感器、第一精密电阻、第二精密电阻连接成电桥；步骤2 使氢气瓶用电阻型温度传感器和已标定的电阻型温度传感器处在第一室温T1 下并静置1 3分钟；步骤3 打开电源开关，调节可调精密电阻使电桥平衡，记录此时可调精密电阻的阻 值，记为R' ο；步骤4:比较R'。和0的差值，如果R'。和0的差值大于的第一设定阈值，则跳至步 骤10 ；步骤5 将已标定的电阻型温度传感器置于温控箱中，将温控箱升温至第二室温T2，静 置1 3分钟；步骤6 根据氢气瓶用电阻型温度传感器的原有标定系数，计算出在从T1升温到T2过 程中氢气瓶用电阻型温度传感器的阻值变化值，记为AR' 2;步骤7 调节可调精密电阻使电桥再次平衡，测量并记录可调精密电阻的阻值变化值， 记为AR' 0；步骤8:比较AR' 2与八1 ' 的差值，如果AR' 2与八1 ' 的差值的绝对值大于第 二设定阈值，则执行步骤9 ；否则，执行步骤10 ；步骤9 氢气瓶用电阻型温度传感器不需要重新标定； 步骤10 氢气瓶用电阻型温度传感器需要重新标定。
全文摘要
本发明公开了传感器测控技术领域中的一种氢气瓶用电阻型温度传感器的免拆检定装置及方法。所述装置包括电源开关，稳压电源，可调精密电阻，第一精密电阻，第二精密电阻和已标定的电阻型温度传感器；所述可调精密电阻和氢气瓶用电阻型温度传感器、已标定的电阻型温度传感器、第一精密电阻、第二精密电阻连接成电桥；所述方法利用电桥平衡原理，通过氢气瓶用电阻型温度传感器原标定系数计算出在不同温度变化下的电阻预计变化，并和可调精密电阻的阻值变化值进行比较，来判断温度传感器是否需要重新标定。本发明避免了检定氢气瓶用电阻型温度传感器需要将其拆下，进而导致需对氢气瓶进行复杂地气密性试验和氮气置换试验的问题。
文档编号G01K7/16GK101936788SQ20101026556
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者刘彪, 卢青春, 聂圣芳, 金振华, 陈明洁 申请人:清华大学