1.5传感器的标定和校准

1、1 l传感器的标定是通过试验建立传感器输入量与传感器的标定是通过试验建立传感器输入量与 输出量之间的关系。同时，确定出不同使用条输出量之间的关系。同时，确定出不同使用条 件下的误差关系。件下的误差关系。 传感器的标定工作传感器的标定工作可分为如下几个方面，可分为如下几个方面， 1. 新研制的传感器需进行全面技术性能的检定，用检新研制的传感器需进行全面技术性能的检定，用检 定数据进行量值传递，同时检定数据也是改进传感器定数据进行量值传递，同时检定数据也是改进传感器 设计的重要依据；设计的重要依据； 2. 经过一段时间的储存或使用后对传感器的复测工作。经过一段时间的储存或使用后对传感器的复测工作。

2、 上一页下一页返 回 2 l静态标定静态标定: 目的是确定传感器的静态特性指标，如线性目的是确定传感器的静态特性指标，如线性 度、灵敏度、滞后和重复性等。度、灵敏度、滞后和重复性等。 l动态标定动态标定: 目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响 应、时间常数、固有频率和阻尼比等。应、时间常数、固有频率和阻尼比等。 上一页下一页返 回 3 1.5.1 传感器的静态标定传感器的静态标定 1.5.2 传感器的动态标定传感器的动态标定 4 1. 静态标准条件静态标准条件 2. 标定仪器设备精度等级的确定标定仪器设备精度等级的确定 3. 静态特性标定的方法静态特

3、性标定的方法 4. 压力传感器的静态标定压力传感器的静态标定 上一页下一页返 回 5 l没有加速度、振动、冲击（除非这些参没有加速度、振动、冲击（除非这些参 数本身就是被测物理量）及环境温度一数本身就是被测物理量）及环境温度一 般为室温（般为室温（205）、相对湿度不大于）、相对湿度不大于 85% ，大气压力为，大气压力为1017kPa的情况。的情况。 上一页下一页返 回 大气压与海拔高度的关系是:高度增加，大气压减小；在3000M范围 内，每升高12M，大气压减小1mmHg,大约133Pa! （一个美国中学生状告老师的故事：用气压表测楼高度） 6 l对传感器进行标定，是根据试验数据确定传感对

4、传感器进行标定，是根据试验数据确定传感 器的各项性能指标，实际上也是确定传感器的器的各项性能指标，实际上也是确定传感器的 测量精度。测量精度。 l标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要 比被标定的传感器的精度高一个等级。这样，比被标定的传感器的精度高一个等级。这样， 通过标定确定的传感器的静态性能指标才是可通过标定确定的传感器的静态性能指标才是可 靠的，所确定的精度才是可信的。靠的，所确定的精度才是可信的。 上一页下一页返 回 7 ： 将传感器全量程（测量范围）分成若干等间距点；将传感器全量程（测量范围）分成若干等间距点； 根据传感器量程分点情况，由小

5、到大逐渐一点一点的输入标准量值，根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点的输入标准量值， 并记录下与各输入值相对应的输出值；并记录下与各输入值相对应的输出值； 将输入值由大到小一点一点的减少，同时记录下与各输入值相对应将输入值由大到小一点一点的减少，同时记录下与各输入值相对应 的输出值；的输出值； 按按、所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试， 将得到的输出输入测试数据用表格列出或画成曲线；将得到的输出输入测试数据用表格列出或画成曲线； 对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线对测试数据进行必要的处理，根据处理结

6、果就可以确定传感器的线 性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。 上一页下一页返 回 8 l常用的标定装置有：活塞压力计、杠杆式和弹常用的标定装置有：活塞压力计、杠杆式和弹 簧测力计式压力标定机。簧测力计式压力标定机。 1.5.5 活塞压力计标定压力传感器的示意图 1-标准压力表 2砝码 3活塞 4进油阀 5油杯 6被标传感器 7针形阀 8手轮 9手摇压力泵 上一页下一页返 回 9 图 1.5.6 压力标定曲线 上述标定方法不适合压电式压力测量系统，因为活塞压力计 的加载过程时间太长，致使传感器产生的电荷有泄漏，严重 影响其标定精度。所以，对压电式测

7、压系统一般采用杠杆式 压力标定机或弹簧测力计式压力标定机。 为了保证压力传感器的测量准确度，需定期检定， 检定周期最长不超过一年。 上一页下一页返 回 10 上一页下一页返 回 1. 动态标定的一般方法动态标定的一般方法 2. 压力传感器的动态标定压力传感器的动态标定 11 l主要研究传感器的动态响应，而与动态响应有主要研究传感器的动态响应，而与动态响应有 关的参数，一阶传感器只有一个时间常数关的参数，一阶传感器只有一个时间常数， 二阶传感器则有固有频率二阶传感器则有固有频率n和阻尼比和阻尼比两个参两个参 数。数。 l标准激励信号标准激励信号: 阶跃变化和正弦变化的输入信号阶跃变化和正弦变化的

8、输入信号 12 一阶传感器的单位阶跃响应函数为 t ety 1)( )(1lntyz 则上式可变为 t z z和时间t成线性关系， 并且有=t /z 可以根据测得的y ( t ) 值作出z t曲线， 并根据t /z的值获得时间常数 一阶传感器时间常数的求法 上一页下一页返 回 13 二阶传感器（1）的单位阶跃响应为 )1arcsin1(sin1/1)( 222 tety n t n 2 1 eM1 ln 1 2 M 上一页下一页返 回 14 如果测得阶跃响应的较长瞬变过程， 则可利用任意两个过冲量Mi和Mi+n按式（1.5.6）求得阻尼比， 其中n是该两峰值相隔的周期数（整数）。 222 4n

9、 n n ni i n M M ln 当0.1时，以1代替 ，此时不会产生过大的误差（不大 于0.6%）, 则可用式(1.5.8)计算，即 n M M ni i 2 ln 上一页下一页返 回 （1.5.6） 式中 2 1 15 若传感器是精确的二阶传感器，则n值采用任意正整数 所得的值不会有差别。反之，若n取不同值获得不同的值 ，则表明该传感器不是线性二阶系统。 根据响应曲线测出振动周期Td ， 有阻尼的固有频率d为 d d T 1 2 则无阻尼固有频率n为 2 1 d n 上一页下一页返 回 16 利用正弦输入，测定输出和输入的幅值比和相位差来确定传 感器的幅频特性和相频特性，然后根据幅频特性，分别按下 图求得一阶传感器的时间常数和欠阻尼二阶传感器的固有 频率和阻尼比。 由幅频特性求时间常数 欠阻尼二阶传感器的n和 上一页下一页返 回 17 按敏感元件与被测对象之间的能量关系，按敏感元件与被测对象之间的能量关系， 传感器可分为（传感器可分为（ ）传感器。）传感器。 温度型和速度型温度型和速度型 物性型和结构型物性型和结构型 机械型和电机械型和电 子型子型 能量转换型能量转换型 和能量控制型和能量控制型 18 作业作业 业精于勤业精于勤 荒于嬉，荒于嬉， 行成于思行成于思 毁于随。毁于随。 3 3，6, 116, 11， 12