传感器原理及其应用_第章_传感器的标定ppt课件

1、武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定第12章 传感器的标定武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定12.1 12.1 传感器静态特性的标定传感器静态特性的标定 传感器的标定，就是利用精度高一级的标准器具对传感器进传感器的标定，就是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定度的过程，通过实验建立传感器输出量和输入量之间的对行定度的过程，通过实验建立传感器输出量和输入量之间的对应关系，同时也确定不同使用条件下的误差关系。应关系，同时也确定不同使用条件下的误差关系。传感器的标定分为静态标定和动态标

2、定两种。传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。 静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。敏度、滞后和重复性等。 动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响应、动态标定的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。时间常数、固有频率和阻尼比等。 工程测试中传感器的标定，应在与其使用条件相似的环境下进工程测试中传感器的标定，应在与其使用条件相似的环境下进行。为获得高的标定精度，行。为获得高的标定精度， ( (尤其像电容式、压电式传感器等尤其像电容式、压电式传感器等) )应将

3、传感器及其配用的电缆、放大器等测试系统一起标定。应将传感器及其配用的电缆、放大器等测试系统一起标定。有时，根据需要也要对温度响应、环境影响等进行标定。有时，根据需要也要对温度响应、环境影响等进行标定。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 1. 1. 静态标准条件静态标准条件 传感器的静态特性是在静态标准条件下进行标定的。所谓静传感器的静态特性是在静态标准条件下进行标定的。所谓静态标准是指没有加速度、振动、冲击态标准是指没有加速度、振动、冲击( (除非这些参数本身就是除非这些参数本身就是被测物理量被测物理量) )及环境温度一般为室温及环境温

4、度一般为室温(20(205)5)、相对湿度不、相对湿度不大于大于85%85%，大气压力为，大气压力为(101(1017) kPa7) kPa的情况。的情况。 2. 2. 静态特性标定系统静态特性标定系统对传感器进行静态特性标定，首先要建立标定系统。传感器的对传感器进行静态特性标定，首先要建立标定系统。传感器的静态标定系统一般由以下几部分组成：静态标定系统一般由以下几部分组成： (1) (1) 被测物理量标准发生器。如测力机、活塞式压力计、恒温被测物理量标准发生器。如测力机、活塞式压力计、恒温源等。源等。 (2) (2) 被测物理量标准测试系统。如标准力传感器、压力传感器、被测物理量标准测试系统

5、。如标准力传感器、压力传感器、标准长度标准长度量规等。量规等。 (3) (3) 被标定传感器所配接的信号调节器和显示、记录器等配接被标定传感器所配接的信号调节器和显示、记录器等配接仪器精度应是己知的，也作为标准测试设备。仪器精度应是己知的，也作为标准测试设备。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定标定系统分为绝对法标定系统和比较法标定系统。标定系统分为绝对法标定系统和比较法标定系统。 绝对法标定系统：标定精度高，但较复杂绝对法标定系统：标定精度高，但较复杂 标定装置能产生量值确定的标定装置能产生量值确定的高精度标准输入量，将之传递高精度标准

6、输入量，将之传递给被标定的传感器，同时标定给被标定的传感器，同时标定装置能测量并显示出被标定传装置能测量并显示出被标定传感器的输出量。感器的输出量。 比较法标定系统比较法标定系统 标定装置不能测量被测量，它标定装置不能测量被测量，它产生的被测输入量通过标准传产生的被测输入量通过标准传感器测量，被标定传感器的输感器测量，被标定传感器的输出由高精度测量装置测量并显出由高精度测量装置测量并显示。但如果被标定传感器包括示。但如果被标定传感器包括后续测量电路和显示部分，高后续测量电路和显示部分，高精度输出测量装置就可去掉。精度输出测量装置就可去掉。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12

7、 12章章 传感器的标定传感器的标定 注意！在标定传感器时，所用的测量仪器的精度注意！在标定传感器时，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。至少要比被标定的传感器的精度高一个等级。 3. 3. 静态特性标定的步骤静态特性标定的步骤 标定过程步骤如下：标定过程步骤如下：(1) (1) 将传感器全量程将传感器全量程( (测量范围测量范围) )分成若干等间距点；分成若干等间距点；(2) (2) 根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点输入标根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点输入标准量值，并记录下与各输入值相对应的输出值；准量值，并记录下与各输入值相对应的输出值；(

8、3) (3) 将输入值由大到小一点一点的减少下来，同时记录下与各将输入值由大到小一点一点的减少下来，同时记录下与各输入值相对应的输出值；输入值相对应的输出值；(4) (4) 按按(2)(2)、(3)(3)所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环所述过程，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输入测试数据用表格列出或画成曲线；线；(5) (5) 对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传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性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。感器的线性度、灵敏度、滞后和重复

9、性等静态特性指标。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定12.2 12.2 传感器动态特性的标定传感器动态特性的标定 传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应，而与动态传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应，而与动态响应有关的参数，一阶传感器只有时间常数响应有关的参数，一阶传感器只有时间常数 一个参数，二阶一个参数，二阶传感器则有固有频率传感器则有固有频率 和阻尼比和阻尼比 两个参数。两个参数。n传感器动态特性标定方法：传感器动态特性标定方法： 1. 1. 阶跃响应法阶跃响应法 由于获取阶跃信号比较方便，使用阶跃响应法测量传感器动由于

10、获取阶跃信号比较方便，使用阶跃响应法测量传感器动态性能是一种较好的方法。对于一阶传感器，简单的方法就是态性能是一种较好的方法。对于一阶传感器，简单的方法就是测得阶跃响应之后，传感器输出值达到最终稳定值的测得阶跃响应之后，传感器输出值达到最终稳定值的63.2%63.2%所所经历的时间，即时间常数。经历的时间，即时间常数。 但上述方法测量结果的可靠性仅仅取决于某些个别的瞬时值。但上述方法测量结果的可靠性仅仅取决于某些个别的瞬时值。为获得较可靠的结果，应记录下整个响应期间传感器的输出值，为获得较可靠的结果，应记录下整个响应期间传感器的输出值，然后利用下述方法来确定时间常数。然后利用下述方法来确定时间

11、常数。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定已知一阶传感器的阶跃响应函数为：已知一阶传感器的阶跃响应函数为：( )1ety t 整理得：整理得：1( )ty t e令：令：ln1( )zy t那么那么tz 表明表明z z和时间和时间t t成线性关系，且成线性关系，且 ，如下图。，如下图。因而，可以根据测得的因而，可以根据测得的 值，作出值，作出z-tz-t曲线，再根据曲线，再根据 值值算出时间常数。算出时间常数。tz ( )y ttz 武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 对于二阶传感

12、器，实际设计时都设计成欠阻尼系统，即阻尼对于二阶传感器，实际设计时都设计成欠阻尼系统，即阻尼比比 小于小于1 1，这样过冲量不会太大，稳定时间也不会过长，如图。，这样过冲量不会太大，稳定时间也不会过长，如图。 它是以它是以 的角频的角频率作衰减振荡的，率作衰减振荡的， 称为传称为传感器的阻尼振荡频率。按照感器的阻尼振荡频率。按照求极值的通用方法，可以求求极值的通用方法，可以求得各振荡峰值所对应的时间得各振荡峰值所对应的时间为为 、 、。2dn1ddd2已知欠阻尼二阶传感器阶跃响应表达式为：已知欠阻尼二阶传感器阶跃响应表达式为： ( )y tAKn2n2e1sin11tt 武汉理工大学机电工程学

13、院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定按求极值的通用方法，求得第一按求极值的通用方法，求得第一个峰值输出为个峰值输出为21d1y tAKe则对应的最大超调量为则对应的最大超调量为2d1mey tyy测出最大超调量，则可算出阻尼比：测出最大超调量，则可算出阻尼比：2m11ln武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定测出振荡周期测出振荡周期TdTd值，根据值，根据Td= Td= 以及以及 与与 的关系，代入的关系，代入下式计算固有频率：下式计算固有频率：d/dnn2d21T 2. 2. 频率响应法频率响应法 该方法

14、利用正弦周期输入信号，通过测定不同正弦激励频率下该方法利用正弦周期输入信号，通过测定不同正弦激励频率下输出与输入的幅值比和相位差来确定传感器的幅频特性和相频输出与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。特性。 根据一阶传感器幅频特性曲线的根据一阶传感器幅频特性曲线的伯得图，其对数幅频曲线下降伯得图，其对数幅频曲线下降3dB3dB处所测取的角频率处所测取的角频率 ，可求得一阶传感器的时间常数。可求得一阶传感器的时间常数。 1武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 对欠阻尼二阶传感器，可从其幅频特性曲线上测得对欠阻尼二阶传感器，可

15、从其幅频特性曲线上测得3 3个特征个特征量：零频增益量：零频增益Ar(0)Ar(0)、共振频率增益、共振频率增益 和共振角频率和共振角频率 。rrAr根据第根据第1 1章分析得出的欠阻章分析得出的欠阻尼二阶传感器幅频特性表达尼二阶传感器幅频特性表达式式 2222( )0 /(1)(2)rAA 通过对其求极值可推导出通过对其求极值可推导出 r21021rrAArn212武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 3. 3. 冲击响应法冲击响应法 冲击响应法具有所需设备少、操作简便、调整控制方便的特冲击响应法具有所需设备少、操作简便、调整控制方便的

16、特点。如用于力传感器动态标定的落锤式冲击台就是根据重物自点。如用于力传感器动态标定的落锤式冲击台就是根据重物自由下落，冲击砧子所产生的冲击力作为标准动态力的。用冲击由下落，冲击砧子所产生的冲击力作为标准动态力的。用冲击信号作为传感器输入时，传感器系统传递函数为其输出信号的信号作为传感器输入时，传感器系统传递函数为其输出信号的拉氏变换，由此可确定传感器的传递函数。拉氏变换，由此可确定传感器的传递函数。12.3 12.3 常用的标定设备常用的标定设备 12.3.1 12.3.1 静态标定设备静态标定设备 1. 1. 力标定设备力标定设备测力传感器的标定主要是静态标定，采用比较法。测力传感器的标定主

17、要是静态标定，采用比较法。 1) 1) 测力砝码测力砝码最简单的力标定设备是各种测力砝码。最简单的力标定设备是各种测力砝码。 武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 我国基准测力装置是固定式基准测力机，它实际上是由一组我国基准测力装置是固定式基准测力机，它实际上是由一组在重力场中体现基准力值的直接加荷砝码在重力场中体现基准力值的直接加荷砝码( (静重砝码静重砝码) )组成。图组成。图(a)(a)所示为一种杠杆式测力机，这是一种直接加测力法码的标定所示为一种杠杆式测力机，这是一种直接加测力法码的标定装置。图装置。图(b)(b)所示为一种液压式

18、测力机原理图，其中砝码经油路所示为一种液压式测力机原理图，其中砝码经油路产生的力作为标准力，作用在被标定传感器上，量程可高达产生的力作为标准力，作用在被标定传感器上，量程可高达5MN5MN。 武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 2) 2) 拉压式测力计拉压式测力计 图示为一种用环形测力计图示为一种用环形测力计作为标准的推力标定装置。作为标准的推力标定装置。它由液压缸产生测力，测力它由液压缸产生测力，测力计的弹性敏感元件为椭圆形计的弹性敏感元件为椭圆形钢环，环体受力后的变形量钢环，环体受力后的变形量与作用力成线性关系，测出与作用力成线性关

19、系，测出测力环变形量作为标准输入。测力环变形量作为标准输入。如果用杠杆放大机构和百分如果用杠杆放大机构和百分表结构来读取测力环变形量，表结构来读取测力环变形量，或用光学显微镜读取，甚至或用光学显微镜读取，甚至采用光学干涉法读取，则可采用光学干涉法读取，则可大大提高测量精度。大大提高测量精度。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 2. 2. 压力标定设备压力标定设备 活塞压力计是目前活塞压力计是目前最常用的压力传感器最常用的压力传感器静态标定装置。图示静态标定装置。图示为活塞压力计结构原为活塞压力计结构原理图。理图。11测量活塞；测量活塞；

20、22砝码；砝码；33活塞柱；活塞柱；44手摇泵；手摇泵；55工作液；工作液；66被校压力被校压力表；表；77手轮；手轮；88丝杆；丝杆；99手摇泵活塞；手摇泵活塞；1010油油杯；杯；1111进油阀手轮；进油阀手轮；1212托盘；托盘；1313标准压力标准压力表；表；a a、b b、cc切断阀；切断阀；dd进油阀进油阀武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定活塞压力计实物图活塞压力计实物图武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定在压力表在压力表( (压力传感器压力传感器) )标定时，标定时，

21、通过手轮对加压泵内的油液加通过手轮对加压泵内的油液加压，根据流体静力学中液体压压，根据流体静力学中液体压力传递平衡原理，该外加压力力传递平衡原理，该外加压力均匀传递到活塞缸内顶起活塞。均匀传递到活塞缸内顶起活塞。由于活塞上部是承重盘和砝码，由于活塞上部是承重盘和砝码，当油液中的压力当油液中的压力p p产生的活塞上产生的活塞上顶力与承重盘和砝码的重力相顶力与承重盘和砝码的重力相等时，活塞被稳定在某一平衡等时，活塞被稳定在某一平衡位置上，这时力平衡关系为位置上，这时力平衡关系为p AG式中：式中：A A为活塞的截面积；为活塞的截面积；G G为承重盘和砝码为承重盘和砝码( (包括活塞包括活塞) )的

22、总重的总重力；力；p p为被测压力。为被测压力。11测量活塞；测量活塞；22砝码；砝码；66被校压力表；被校压力表；99手摇泵活塞；手摇泵活塞；1313标准压力表；标准压力表；武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定一般取一般取A=1cm2A=1cm2或或0.1cm20.1cm2，因而可以方便准确地由平衡时所加砝，因而可以方便准确地由平衡时所加砝码和承重盘本身的重力知道被测压力码和承重盘本身的重力知道被测压力p p的数值。通过被标定压力的数值。通过被标定压力表表( (传感器传感器) )上的压力指示值与这一标准压力值上的压力指示值与这一标准压力

23、值p p相比较，就可知相比较，就可知道被标定压力表道被标定压力表( (传感器传感器) )误差大小。误差大小。在现场标定时，为了操作方便，可以不用砝码加载，而直接用在现场标定时，为了操作方便，可以不用砝码加载，而直接用标准压力表读取所加压力。标准压力表读取所加压力。作为压力标准的活塞压力计精度为作为压力标准的活塞压力计精度为0.002%0.002%，作为国家基准器，作为国家基准器的活塞压力计最高精度为的活塞压力计最高精度为0.005%0.005%，一等标准精度为，一等标准精度为0.01%0.01%，二等标准精度为二等标准精度为0.05%0.05%，三等标准精度为，三等标准精度为0.2%0.2%，

24、一般工业用，一般工业用压力表用三等精度活塞压力计校准。压力表用三等精度活塞压力计校准。 武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 3. 3. 位移位移( (长度长度) )标定设备标定设备 位移位移( (长度长度) )测量系统的标定主要采用比较法。标定设备主要测量系统的标定主要采用比较法。标定设备主要是各种长度计量器具，如各种直尺、千分尺、块规、塞规、专是各种长度计量器具，如各种直尺、千分尺、块规、塞规、专门制造的标准样柱等均可作为位移传感器的静态标定设备。门制造的标准样柱等均可作为位移传感器的静态标定设备。当精度为当精度为2.52.510 1

25、0 时可直接用度盘指示器和千分尺作标准时可直接用度盘指示器和千分尺作标准器；如测量精度高于器；如测量精度高于2.5 2.5 ，则应用块规来标定传感器。，则应用块规来标定传感器。mm 块规精度高，使用方便，标定范围广，是工业中常用的长度块规精度高，使用方便，标定范围广，是工业中常用的长度标准器。块规由轴承钢制成，具有两个相对经抛光的基准平标准器。块规由轴承钢制成，具有两个相对经抛光的基准平面，它们的平面度和平行度都限制在规定的公差范围内。作面，它们的平面度和平行度都限制在规定的公差范围内。作为标准用的块规的准确度为为标准用的块规的准确度为0.03 /cm0.03 /cm。 m武汉理工大学机电工程

26、学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定块规实物图块规实物图块规的使用块规的使用武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定用块规来进行标定时可以采用直接比较法和光干涉法。用块规来进行标定时可以采用直接比较法和光干涉法。 直接比较法直接比较法光干涉法光干涉法武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 块规只能进行静态的和小尺寸的标定。对大量程长度测量块规只能进行静态的和小尺寸的标定。对大量程长度测量装置的标定可用双频激光干涉仪。装置的标定可用双频激光干涉仪。 双频激

27、光干涉仪的基本工作原理是光干涉原理，它的特点是双频激光干涉仪的基本工作原理是光干涉原理，它的特点是利用两个频率相差很小的光的干涉，亦即用时间频率代替了一利用两个频率相差很小的光的干涉，亦即用时间频率代替了一般干涉仪的空间频率，因此对于环境震动、空气湍流等的影响般干涉仪的空间频率，因此对于环境震动、空气湍流等的影响不敏感，仪器的分辨力可达到纳米级。当用双频激光仪和被标不敏感，仪器的分辨力可达到纳米级。当用双频激光仪和被标定的测量装置同时对运动物体进行测量时，就可以得到测量装定的测量装置同时对运动物体进行测量时，就可以得到测量装置的动态误差。置的动态误差。 4. 4. 温度标定设备温度标定设备 标

28、定温度测量系统的方法可以分为两类：一是同一次标准比标定温度测量系统的方法可以分为两类：一是同一次标准比较，即按照国际计量委员会较，即按照国际计量委员会19901990年通过的国际温标年通过的国际温标(ITS-1990)(ITS-1990)相比较相比较, ,见表见表12-1 12-1 ；二是与某个已经标定的标准装置进行比较，；二是与某个已经标定的标准装置进行比较，这是常用的标定方法。这是常用的标定方法。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 复现表复现表12-112-1中这些基准点的方法是用一个内装有参考材料的中这些基准点的方法是用一个内装有

29、参考材料的密封容器，将待标定的温度传感器的敏感元件放在伸入容器中密封容器，将待标定的温度传感器的敏感元件放在伸入容器中心位置的套管中。然后加热，使温度超过参考物质的熔点，待心位置的套管中。然后加热，使温度超过参考物质的熔点，待物质全部熔化。随后冷却，达到三相点物质全部熔化。随后冷却，达到三相点( (或凝固点或凝固点) )后，只要同后，只要同时存在固、液、气三态或时存在固、液、气三态或( (固、液态固、液态) )约几分钟，温度就稳定下约几分钟，温度就稳定下来，并能保持规定值不变。来，并能保持规定值不变。 对于定义固定点之间的温度，对于定义固定点之间的温度，ITS-1990ITS-1990国际温标

30、把温度分为国际温标把温度分为4 4个温区，各个温区的范围、使用的标准测温仪器分别为：个温区，各个温区的范围、使用的标准测温仪器分别为：(1) 0.65(1) 0.655.0 K5.0 K间为间为3He3He或或4He4He蒸气压温度计；蒸气压温度计；(2) 3.0(2) 3.024.5561 K24.5561 K间为间为3He3He或或4He4He定容气体温度计；定容气体温度计；(3) 13.8033 K(3) 13.8033 K961.78961.78间为铂电阻温度计；间为铂电阻温度计；(4) 961.78(4) 961.78以上为光学或光电高温计。以上为光学或光电高温计。以上有关标准测温仪

31、器的分度方法以及固定点之间的内插公式，以上有关标准测温仪器的分度方法以及固定点之间的内插公式，ITS-1990ITS-1990国际温标都有明确的规定，可参考国际温标都有明确的规定，可参考ITS-1990ITS-1990标准文本。标准文本。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 热电偶的标定热电偶的标定( (校准校准):):目的是核对标准热电偶的热电动势目的是核对标准热电偶的热电动势- -温度关系是否符合标准，或确定非标准热电偶的热电动势温度关系是否符合标准，或确定非标准热电偶的热电动势温度标定曲线，也可以通过标定消除测量系统的系统误差。温度

32、标定曲线，也可以通过标定消除测量系统的系统误差。标定方法有定点法和比较法。标定方法有定点法和比较法。 定点法是以纯元素的沸点或凝固点作为温度标准。如基准铂定点法是以纯元素的沸点或凝固点作为温度标准。如基准铂铑铑 10- 10-铂热电偶在铂热电偶在630.755630.7551064.431064.43的温度间隔内，以金的温度间隔内，以金的凝固点的凝固点1064.431064.43、银的凝固点、银的凝固点961.93961.93、锑的凝固点、锑的凝固点630.775630.775作为标准温度进行标定。作为标准温度进行标定。比较法是将标准热电偶与被标定热电偶之间直接进行比较，比较法是将标准热电偶与

33、被标定热电偶之间直接进行比较，比较法又可分为双极法、同名极法比较法又可分为双极法、同名极法( (单极法单极法) )和微差法。和微差法。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定双极比较法检定系统原理原理图。检定时将标准热电偶与被标双极比较法检定系统原理原理图。检定时将标准热电偶与被标定热电偶的工作端捆扎在一起，插入炉膛内的均匀温度场中，定热电偶的工作端捆扎在一起，插入炉膛内的均匀温度场中，冷端分别插在冷端分别插在00的恒温器中。用调压变压器调节炉温，当炉温的恒温器中。用调压变压器调节炉温，当炉温到达所需的标定温度点到达所需的标定温度点1010内

34、，且炉温变化每分钟不超过内，且炉温变化每分钟不超过0.20.2时，读取数据。每一个标定点温度的读数不得少于时，读取数据。每一个标定点温度的读数不得少于4 4次。次。 武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 12.3.2 12.3.2 动态标定设备动态标定设备 1. 1. 振动传感器动态标定设备振动传感器动态标定设备 采用振动台采用振动台( (激振器激振器) )产生正弦激励信号。振动台有机械的、产生正弦激励信号。振动台有机械的、电磁的、液压的等多种。常用的是电磁振动台，能产生电磁的、液压的等多种。常用的是电磁振动台，能产生5 57.5 kHz

35、7.5 kHz范围激振频率。高频激振器多用压电式，频率范围为范围激振频率。高频激振器多用压电式，频率范围为几千赫到几百万赫。几千赫到几百万赫。 机械振动台种类较多，其中偏心惯性质量式最常用。机械振动台种类较多，其中偏心惯性质量式最常用。 液压振动台是用高压液体通过电液伺服阀驱动作功进而推动液压振动台是用高压液体通过电液伺服阀驱动作功进而推动台面产生振动的激振设备，它的低频响应好，推力大，常用来台面产生振动的激振设备，它的低频响应好，推力大，常用来作为大吨位激振设备。作为大吨位激振设备。振动的标定方法有绝对校准法、比较法和互易法。振动的标定方法有绝对校准法、比较法和互易法。 绝对法标定是由标准仪

36、器直接准确决定出振动台的振幅和频绝对法标定是由标准仪器直接准确决定出振动台的振幅和频率，它有精度高、可靠性大的优点。但该方法对设备精度要率，它有精度高、可靠性大的优点。但该方法对设备精度要求高，标定时间长，一般用在计量部门。求高，标定时间长，一般用在计量部门。 武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 比较法的原理简单、操作方便，对设备精度要求较低，比较法的原理简单、操作方便，对设备精度要求较低，所以应用很广。所以应用很广。上图为一个用比较法标定振动传感器的示意图，将相同的运动上图为一个用比较法标定振动传感器的示意图，将相同的运动加在两个传感

37、器上，比较它们的输出。在比较法中，标准传感加在两个传感器上，比较它们的输出。在比较法中，标准传感器是关键部件，因此它必须满足如下要求：灵敏度精度优于器是关键部件，因此它必须满足如下要求：灵敏度精度优于0.5%0.5%，并具有长期稳定性，线性好；横向灵敏度比小于，并具有长期稳定性，线性好；横向灵敏度比小于2.5%2.5%；对环境的响应小，自振频率尽量高。对环境的响应小，自振频率尽量高。武汉理工大学机电工程学院武汉理工大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 振动标定的内容主要有灵敏度、频率响应、固有振动频率、振动标定的内容主要有灵敏度、频率响应、固有振动频率、横向灵敏度等。横

38、向灵敏度等。 灵敏度的标定是在传感器规定的频率响应范围内，进行单频灵敏度的标定是在传感器规定的频率响应范围内，进行单频标定。亦即在频率保持恒定的条件下，改变振动台的振幅，读标定。亦即在频率保持恒定的条件下，改变振动台的振幅，读出传感器的输出电压值出传感器的输出电压值( (或其他量值或其他量值) )，就可以得到它的振幅，就可以得到它的振幅电压曲线。与标准传感器相比较，就可以从下式求得它的灵敏电压曲线。与标准传感器相比较，就可以从下式求得它的灵敏度：度：1122USSU式中：式中：U1U1、U2U2分别为待测传感器和标准传感器的输出电压；分别为待测传感器和标准传感器的输出电压；S1S1、S2S2分

39、别为待测传感器和标准传感器的灵敏度。分别为待测传感器和标准传感器的灵敏度。 频率响应的标定是在振幅恒定条件下，改变振动台的振动频率，频率响应的标定是在振幅恒定条件下，改变振动台的振动频率，所得到的输出电压与频率的对应关系即传感器的幅频响应；比所得到的输出电压与频率的对应关系即传感器的幅频响应；比较待测传感器与标准传感器输出信号间的相位差，就可以得到较待测传感器与标准传感器输出信号间的相位差，就可以得到传感器的相频特性。相位差可以用相位计读出，也可以用示波传感器的相频特性。相位差可以用相位计读出，也可以用示波器观察它们的李沙育图形求得。器观察它们的李沙育图形求得。武汉理工大学机电工程学院武汉理工

40、大学机电工程学院第第12 12章章 传感器的标定传感器的标定 频率响应的标定至少要做七点以上，并应注意有无局部谐频率响应的标定至少要做七点以上，并应注意有无局部谐振现象的存在。这可以用频率扫描方法来检查。振现象的存在。这可以用频率扫描方法来检查。固有振动频率的测定是用高频振动台作激励源，振动台的运动固有振动频率的测定是用高频振动台作激励源，振动台的运动质量应大于传感器质量十倍以上。质量应大于传感器质量十倍以上。横向灵敏度是在单一频率下进行的。要求振动台的轴向运动速横向灵敏度是在单一频率下进行的。要求振动台的轴向运动速度比横向速度大度比横向速度大100100倍以上。小于倍以上。小于1%1%的横向灵敏度则要求更加严的横向灵敏度则要求更加严格。格。 2. 2. 压力传感器的动态标定设备压力传感器的动态标定设备 压力传感器动态标定时常用激波管产生阶跃压力信号。激波管压力传感器动态标定时常用激波管产生阶跃压力信号。激波管结构简单，使用方便可靠，标定精度可达结构简单，使用方便可靠，标定精度可达4%4%5%5%。 所谓激波，是指气体某处压力发生突然变化，压