第16章 传感器的标定

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1、传感器原理与应用第16章传感器的标定第16章传感器的标定所谓传感器的标定，是指通过试验建立传感器输出与输入之间的关系并确定不同使用条件下的误差这样一个过程。一般来说，对传感器进行标定时，必须以国家和地方计量部门的有关检定规程为依据，选择正确的标定条件和适当的仪器设备，并按照一定的程序进行。第16章传感器的标定16.1传感器标定的意义16.2传感器的静态标定16.3用实验确定传感器的动态参数16.4传感器的动态标定16.1传感器标定的意义1.传感器标定的意义(1)是设计、制造和使用传感器的一个重要环节。任何传感器制造

2、、装配完毕，都必须对设计指标进行标定试验，以保证量值的准确传递。(2)对新研制的传感器，须进行标定试验，才能用标定数据进行量值传递，而标定数据又可作为改进传感器设计的重要依据。16.1传感器标定的意义(3)传感器使用、存储一段时间后，也必须对其主要技术指标进行复测，称为校准(校准和标定本质上是一样的)，以确保其性能指标达到要求。(4)对出现故障的传感器，若经修理还可继续使用，修理后也必须再次进行标定试验，因为它的某些指标可能发生了变化。16.1传感器标定的意义万能拉力试验机如图所示。16.1传感器标定的意义2.传感

3、器标定的基本方法将已知的被测量作为待标定传感器的输入，同时用输出量测量环节将待标定传感器的输出信号测量并显示出来(待标定传感器本身包括后续测量电路和显示部分时，标定系统也可不要输出量测量环节)；对所获得的传感器输入量和输出量进行处理和比较，从而得到一系列表征两者对应关系的标定曲线，进而得到传感器的性能指标。16.1传感器标定的意义3.传感器标定的分类(1)根据标定时所用的设备进行分类①绝对标定法。被测量是由高精度的设备产生并测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。②相对标定法或比对标定法。被测量是用根据绝对标定法标

4、定好的标准传感器来测量的。特点：简单易行，但标定精度较低。标定装置标准传感器待标定传感器输出量显示输出量测量16.1传感器标定的意义(2)根据标定的内容分类①静态标定。确定传感器的静态指标，主要有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。②动态标定。确定传感器的动态指标，主要有时间常数、谐振频率和阻尼比等。有时根据需要也对非测量方向(因素)的灵敏度、温度响应、环境影响等进行标定。16.1传感器标定的意义以压电加速度传感器为例①工作特性标定项目包括：参考灵敏度、幅频响应、相频响应、安装谐振频率、幅值线性度、年稳定性、横向灵敏度

5、比、电阻抗等。②环境特性标定项目包括：温度响应、瞬变温度灵敏度、气密性、基座主应变灵敏度、声灵敏度、磁灵敏度、安装力矩灵敏度、极限加速度等。16.1传感器标定的意义③物理、几何参数的测试包括：重量、极性、电缆特性、接插件型号、安装螺纹、外形尺寸、结构形式等。16.1传感器标定的意义对传感器进行标定的目的是，依据试验数据确定传感器的各项性能指标，亦即确定传感器的测量精度。传感器制造出来之后，自身的测量精度就客观确定了。但标定结果可能因所用的标定装置或标定数据处理方法不同而出现差异。一个高精度的传感器，如果标定方法不当

6、，则很可能在实测中产生较大的误差；反之，一个精度不太高的传感器，如果标定方法得当，反而可能在实测中产生较小的误差。16.1传感器标定的意义提高标定设备、指示仪器的精度有助于提高标定精度。按有关规定，标定设备、指示仪器的精度都有最低要求。在此规定上，标定设备和指示仪器的精度越高，标定的精度也越高。数据处理的方法很多，不同方法精度不同，因此，提高对标定数据处理的精度也很重要。16.1传感器标定的意义还应注意减小环境变化引起的误差。传感器一般由制造厂在实验室内按规定条件进行标定。但在实验室内不可能模拟各种使用状态。使用状

7、态改变引起测试数据变化时，将会给测量带来明显的误差。为此，设计传感器时就应考虑这一因素的影响。某些环境条件对传感器输出的影响不可消除时，可在特定条件下标定，并给出在不同条件下标定值的修正系数或修正公式。若能在测量现场进行标定，则效果更好。第16章传感器的标定16.1传感器标定的意义16.2传感器的静态标定16.3用实验确定传感器的动态参数16.4传感器的动态标定√16.2传感器的静态标定16.2.1静态标定的条件与仪器精度16.2.2静态标定的过程步骤16.2.3常用静态标定装置16.2.4传感器静态标定举例16.

8、2.1静态标定的条件与仪器精度1.传感器静态标定的条件静态标定是在静态标准条件下进行的。静态标准条件是指无加速度、振动与冲击(除非这些参数本身就是被测物理量)，环境温度一般为室温(20±5℃)，相对湿度不大于85%，大气压力为101.32±7.999kPa。16.2.1静态标定的条件与仪器精度2.标准器具精度的选择为保证标定精度，必须选择与被标定传感器精度要