传感器标定ppt课件.ppt

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1、第1章传感检测技术基础1.1传感与检测的概念1.2传感与检测技术概述1.3传感器的基本特性1.4测量方法1.5测量误差1.6传感器标定1.6传感器标定利用标准设备产生已知的非电量（标准量），或用基准量来确定传感器电输出量与非电输入量之间关系的过程，称为传感器标定。1.6.1传感器标定1．传感器标定、校准与检定概念传感器或仪器在制造、装配完毕后必须对设计指标进行一系列试验，进行全面检测，确定其实际性能，这个称之为标定过程。经使用一段时间（中国计量法规定一般为一年）或修理后，必须对其主要技术指标再次进行检测试验，即校准试验，以确保其性能指标达到要求。检定必须严格按照检定规

2、程运作，对所检仪器给出具有法律效应合格或不合格的结论。2．传感器标定的方法与特点标定的基本方法是将已知的被测量（亦即标准量）输入给待标定的传感器，同时得到传感器的输出量；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，进而得到传感器性能指标的实测结果。标定系统分为绝对法标定系统和比较法标定系统。传感器的标定有静态标定和动态标定两种。3.静态标定确定传感器静态指标，主要是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。传感器的静态特性是在静态标准条件下进行标定的，主要用于检验、测试其静态特性指标。静态标准条件主要包括没有加速度、振动、冲击（除参数本

3、身是被测量）及环境温度（一般为室温20℃±5℃）、相对湿度不大于85％、气压为（101±7）kPa等条件。一般的静态标定包括如下步骤：（1）将传感器全量程（测量范围）分成若干等间距点。（2）根据传感器量程分点情况，由小到大、逐点递增输入标准量值，并记录与各点输入值相对应的输出值。（3）将输入量值由大到小、逐点递减，同时记录下与各点输入值相对应的输出值。（4）按上述步骤（2）、（3）所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次（一般为3～10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。（5）对测试数据进行必要处理。输入已知标准非电量，测出传感器的输出，给出

4、标定曲线、标定方程和标定常数，计算灵敏度、线性度、滞差、重复性等静态特性指标。4.动态标定传感器的动态标定就是通过实验得到传感器动态性能指标，确定方法常常因传感器的形式（如电的、机械的、气动的等）不同而不完全一样，但从原理上一般可分为阶跃信号响应法、正弦信号响应法、随机信号响应法和脉冲信号响应法等。（1）阶跃信号响应法1）一阶传感器时间常数τ的确定输入x是幅值为A的阶跃函数时，由一阶传感器的微分方程可得：y（t）＝kA[1-]变形整理得:Z＝ln[l－y（t）／（kA）]其中Z=-t／τ根据测得的输出信号y（t）作出Z-t曲线，则τ=-△t／△Z。2）二阶传感器阻尼比

5、ξ和固有频率ω0的确定二阶传感器一般设计成ξ＝0.7～0.8的欠阻尼系统。也可以利用任意两个超调量来确定ξ，表达式为：σpi－第i个超调量σp（i+n）－第i+n个超调量σpi和σp（i+n）之间相隔n个周期（2）正弦信号响应法1）一阶传感器时间常数τ的确定。将一阶传感器的频率特性曲线绘成伯得图，则其对数幅频曲线下降3dB处所测取的角频率ω0=1／τ，由此可确定一阶传感器的时间常数τ。2）二阶传感器阻尼比ξ和固有频率ω0的确定A0--欠阻尼时零频增益Ar--共振频率(最大)增益Ωr--共振角频率（3）其他方法如果用功率谱密度为常数C的随机白噪声作为待标定传感器的标准输

6、入量。1.6.2常用传感器标定设备1．静态标定设备传感器静态标定设备分类：力标定设备（如测力砝码、拉压式测力计）、压力标定设备（如活塞式压力计、水银压力计、麦氏真空计）、位移标定设备（如量块、直尺等）、温度标定设备（如铂电阻温度计、铂铑－铂热电偶、基准光电高温比较仪）等。（1）力标定设备1）测力砝码我国基准测力装置是固定式装基准测力机，图1.15采用杠杆式砝码标定装置。12341-支架2-传感器3-杠杆4-砝码图1.15杠杆式砝码标定装置图1.16为另一种液压式测力机工作原理。21341－传感器2－工作活塞，3－液压缸4－液体5－砝码6－加力活塞7－测力液压缸8－导管

7、图1.16液压式测力机工作原理56782）拉压式（环形）测力计环形测力计是一种标准推力标定装置，它由液压缸产生测力，测出测力环变形量作为标准输入。可以用杠杆放大机构和百分表结构来读测力环变形量，也可用光学显微镜读取。若用光学干涉法读取，则精度更高（2）压力标定设备1）活塞式压力计利用图1.16的液压式测力机原理和不同的结构形式，再将传感器受力由点改成面接触结构，就形成了活塞式压力计，如图1.17所示。其中，砝码1经油路产生的压力作为标准压力作用在待标定的传感器6上。1234567891-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