压力传感器动态校准不确定度评定

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1、2015年5月第41卷第5期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsMav2015V01．41NO．5http：／／bhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．caDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0356压力传感器动态校准不确定度评定李强，王中宇+，王卓然(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：压力传感器动态校准不确定度是表征其测量精度的重要指标．提出一种用于压力传感器动态校准不确定度评价的灰色方法．首先，使用正弦压

2、力发生器产生标准的正弦压力信号驱动被校传感器，获取传感器特征输出；然后采用灰色关联分析处理传感器特征数据，得到权重数列；之后建立灰色模型并计算出各校准频率点的灰色偏度；最后采用加权最小二乘法去拟合以得到的工作频率范围内所有频率点的不确定数据，建立起被校压力传感器的动态校准不确定度模型．设置了幅值变化及不变两种情况下的实验验证方案，使用本文所提灰方法及黄方法分别对各方案下的数据进行处理；实验结果的对比表明：两种方案下所得动态校准不确定度曲线模型具有一致性；其中幅值变化情况下，两种方法在指定校准频率点所得校准不确定度的相对误差优于6％，在测试频率点相对误差也小于10％；幅值不变情况下

3、，在大部分频率点处所得相对误差普遍小于5％，部分优于0．018％．实验分析证明，所提灰方法能很可靠地评估压力传感器动态校准不确定度．关键词：压力传感器；动态校准；不确定度；正弦压力发生器；灰色方法中图分类号：TB939文献标识码：A文章编号：1001．5965(2015)05-0847．10压力传感器广泛应用于航空航天运载系统、战术导弹、遥感测量、火炮装备及船舶制造等领域¨。21；实际工程中的许多物理量，如液位、流量、飞行速度和飞行高度等，也可以通过压力传感器来间接测量¨。．使用压力传感器实时、可靠地跟踪被测信号的变化、获得准确的测量结果，这就要求开展动态校准、准确掌握传感器动态

4、参数指标．压力传感器的动态校准是保证动态测试数据准确与可靠的重要前提¨’¨1．相对于静态测量而言，动态测量的发展历史还比较短，加之动态测量的环境也更加复杂、条件更加苛刻，这也决定了压力传感器的动态校准是一个比较复杂的过程．这种复杂性决定了压力传感器校准结果不可避免地具有不确定度，加之在实际校准测试中依旧是处于“以静代动”的水平”o，而且评定人员的主观经验和知识水平参差不齐，致使校准不确定度的因素呈现多样性和复杂性，导致压力传感器测量校准的结果相差十分悬殊p⋯．随着工业需求对压力传感器测量结果的准确性与可靠程度要求越来越高，这就对压力传感器校准不确定度评定也提出了更高的要求．对动态

5、校准数据的不确定度分析，与静态测量相比要复杂和困难得多，目前在实际的测量工作中很难给出通用的压力传感器动态收稿日期：2014-06—16；录用日期：2014-08—25；网络出版时间：2014—10-1610：43网络出版地址：WWW．cnki．net／kems／doi／lO．13700／j．bh．1001-5965．2014．0356．html基金项目：国防技术基础项目作者简介：李强(1982一)，男，河南新县人，博士研究生，liqian9398@163．com+通讯作者：王中宇(1963一)，男，河南洛阳人，教授，mewan@buaa．edu．an，主要研究方向为光电技术及其

6、应用、动态测量基础理论与技术．引用格式：李疆，王中字，王卓然．压力传感器动态校准不确定度评定fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41p)：847—856．LiO．WangzY，WangZR．Uncertaintyevaluationforthedynamiccalibrationofpressuretransducer【1]，JournalofBeijingUni—versityofAeronauticsandAstronautics，2015，4Jf5)：847-856(inChinese)．848北京航空航天大学学报2015年校准不确定度评定准则¨j·．不确定度评定是压力

7、传感器动态校准中的关键点¨’51．目前，在这方面国内外学者已经作了少量的研究，并取得了一定的成果．国际上开展压力的动态测量校准方面研究相对较早．20世纪60年代美国颁布了压力传感器动态校准规范ANSIB88．1一1972A，这是首个压力传感器动态校准的专业标准"1．1986年，国际计量委员会(Comit6InternationaldesPoidsetMesures，CIPM)以ISO名义颁布了测量不确定度指南(GuidetotheUncertaintyinMeasurement，