传感器选用与标定

《传感器选用与标定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9章传感器选用与标定知识目标通过本课题的学习，要求熟悉传感器标定与校准的概念，了解传感器标定的意义。技能目标通过本课题的学习，能够根据现场条件确定传感器测量方式，能根据具体性能指标选用传感器类型，熟悉传感器标定步骤。9.1传感器选用原则9.1.1测量方式选择传感器在实际条件下的工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等，条件不同，对测量方式的要求亦不同。在机械系统中，对运动部件的被测参数(例如回转轴的误差、振动、扭力矩)，往往采用非接触测量方式。因为对运动部件采用接触测量时，有许多

2、实际困难，诸如测量头的磨损、接触状态的变动、信号的采集等问题，都不易妥善解决，容易造成测量误差。这种情况下采用电容式、涡流式、光电式等非接触式传感器很方便，若选用电阻应变片，则需配以遥测应变仪。在某些条件下，可以运用试件进行模拟实验，这时可进行破坏性检验。然而有时无法用试件模拟，因被测对象本身就是产品或构件，这时宜采用非破坏性检验方法。例如，涡流探伤、超声波探伤检测等。非破坏性检验可以直接获得经济效益，因此应尽可能选用非破坏性检测方法。9.1.2.感器性能指标选择1.灵敏度一般说来，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的变

3、化量小，即只要被测量有一微小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度时，要考虑以下几个问题。⑴当传感器的灵敏度很高时，那些与被测信号无关的外界噪声也会同时被检测到，并通过传感器输出，从而干扰被测信号。因此，为了既能使传感器检测到有用的微小信号，又能使噪声干扰小，就要求传感器的信噪比愈大愈好。也就是说，要求传感器本身的噪声小，而且不易从外界引进干扰噪声。⑵与灵敏度紧密相关的是量程范围。当传感器的线性工作范围一定时，传感器的灵敏度越高，干扰噪声越大，则难以保证传感器的输入在线性区域内工作。不言而喻，过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。⑶当被测量

4、是一个向量，并且是一个单向量时，就要求传感器单向灵敏度愈高愈好，而横向灵敏度愈小愈好；如果被测量是二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵敏度愈小愈好。2.响应特性传感器的响应特性是指在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。此外，实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，只是希望延迟的时间越短越好。一般物性型传感器(如利用光电效应、压电效应等传感器)响应时间短，工作频率宽；而结构型传感器，如电感、电容、磁电等传感器，由于受到结构特性的影响和机械系统惯性质量的限制，其固有频率低，工作频率范围窄。3.线性范围任何传感器都有一定的线性工作范围。在线

5、性范围内输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。例如，机械式传感器中的测力弹性元件，其材料的弹性极限是决定测力量程的基本因素，当超出测力元件允许的弹性范围时，将产生非线性误差。然而，对任何传感器，保证其绝对工作在线性区域内是不容易的。在某些情况下，在许可限度内，也可以取其近似线性区域。例如，变间隙型的电容、电感式传感器，其工作区均选在初始间隙附近。而且必须考虑被测量变化范围，令其非线性误差在允许限度以内。4.稳定性稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性

6、能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。5.精确度传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。如前所述，传感器处于测试系统的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接的影响。9.2传感器的标定与校准9.2.1标定与校准的概念标定是在明确传感器的输入与输出变换关系的前提下，利用某种标准量或标准器具对传感器的量值进行标度。新研制或生产的传感器都需要进行全面的技术检定。而校准是将在使用中或存储后进行的性能复测。一般标定与校准的本质相同。9.2.2传感器标定方法利用标准仪器产生已知非电量(如标准力、压力、位移)作为输入量，输

7、入到待标定的传感器中，然后将传感器的输出量与输入标准量作比较，获得一系列标准数据或曲线。有时输入的标准量是利用标准传感器检测得到，这时的标定实质上是待标定传感器与标准传感器之间的比较。标定在传感器制造时已进行了，但使用中还要定期进行，传感器的标定是传感器制造与应用中必不可少的工作。传感器标定系统的一般组成：(1)被测量的标准发生器，如恒温源、测力机等；(2)被测量的标准测试系统，如标准压力传感器、标准力传感器、标准温度计等；(3)待标定传感器所配接的信号调节器、显示器和记录器等，其精度是已知的。9.2.3传感器的静态标定1.静态标定的目的静态标定

8、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。标定的关键是由试验找到传感器输入—输出实际特性曲线。2.静态标准条件静