第14章__传感器的标定

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1、 1第第1414章章 传感器的标定传感器的标定 2目录目录简介简介14.1 14.1 传感器的静态特性标定传感器的静态特性标定14.2 14.2 传感器的动态特性标定传感器的动态特性标定14.3 14.3 测振传感器的标定测振传感器的标定14.4 14.4 压力传感器的标定压力传感器的标定14.5 14.5 湿度传感器的标定及其设备湿度传感器的标定及其设备本章小结本章小结 3简简 介介 传感器的标定分为传感器的标定分为静态标定静态标定和和动态标定动态标定两种。两种。v静态标定的目的静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，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。如线性度、灵敏

2、度、滞后和重复性等。v动态标定的目的动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数，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。如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。有时，根据需要也要对横向灵敏度、温度响应、有时，根据需要也要对横向灵敏度、温度响应、环境影响等进行标定环境影响等进行标定。 414.1 14.1 传感器的静态特性标定传感器的静态特性标定14.1.1 14.1.1 静态标准条件静态标准条件14.1.2 14.1.2 标定仪器设备的精度等级的确定标定仪器设备的精度等级的确定14.1.3 14.1.3 静态特性标定的方法静态特性标定的方法 514.1.1 14.

3、1.1 静态标准条件静态标准条件v传感器的静态特性是在静态标准条件下进行传感器的静态特性是在静态标准条件下进行标定的。标定的。v所谓所谓静态标准静态标准是指没有加速度、振动、冲击是指没有加速度、振动、冲击( (除非这些参数本身就是被测物理量除非这些参数本身就是被测物理量) )及环境及环境温度一般为室温温度一般为室温(20(205)5)、相对湿度不大、相对湿度不大于于8585，大气压力为，大气压力为1.011.0110105 5 PaPa的情况。的情况。 614.1.2 14.1.2 标定仪器设备的精度等级的确定标定仪器设备的精度等级的确定v对传感器进行标定，是根据试验数据确定传感器对传感器进行

4、标定，是根据试验数据确定传感器的各项性能指标，实际上也是确定传感器的测量的各项性能指标，实际上也是确定传感器的测量精度。精度。v在标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要在标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少要比被标定的传感器的精度比被标定的传感器的精度高一个等级高一个等级。这样，通这样，通过标定确定的传感器的静态性能指标才是可靠的，过标定确定的传感器的静态性能指标才是可靠的，所确定的精度才是可信的。所确定的精度才是可信的。 714.1.3 14.1.3 静态特性标定的方法静态特性标定的方法v对传感器进行静态特性标定，对传感器进行静态特性标定，首先首先是创造一是创造一个静态标准条件。个静态标

5、准条件。其次其次是选择与被标定传感是选择与被标定传感器的精度要求相适应一定等级的标定用的仪器的精度要求相适应一定等级的标定用的仪器设备。器设备。然后然后才能开始对传感器进行静态特才能开始对传感器进行静态特性标定。性标定。 8 标定过程步骤如下：标定过程步骤如下：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；根据传感器量程分点情况，由小到大逐点输入根据传感器量程分点情况，由小到大逐点输入标准值标准值，并记录下相对应的输出值；并记录下相对应的输出值；将输入值由大到小逐点减少下来，同时记录下与各输将输入值由大到小逐点减少下来，同时记录下与各输入值相对应的

6、输出值；入值相对应的输出值；按按(2)(2)、(3)(3)所述过程，对传感器进行正、反行程往复所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出一输入测试数据用表格循环多次测试，将得到的输出一输入测试数据用表格列出或画成曲线列出或画成曲线; ;对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确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持定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态持性指标。性指标。 914.2 传感器的动态特性标定传感器的动态特性标定v传感器的动态标定主要是研究传感器的动传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应；态响应；

7、v而与动态响应有关的参数，而与动态响应有关的参数，一阶传感器只一阶传感器只有一个时间常数有一个时间常数、二阶传感器则有固有、二阶传感器则有固有频率频率n n和阻尼比和阻尼比两个参数两个参数; ; 10一阶传感器一阶传感器前提：输入信号为阶跃信号前提：输入信号为阶跃信号结论：结论：为为z-tz-t直线的斜率直线的斜率tztyzetyutu)(1ln)(1一阶传感器的阶跃响应函数为：一阶传感器的阶跃响应函数为：tztyzetyetyututu)(1ln)(11)( 11二阶传感器则有固有频率二阶传感器则有固有频率n和阻尼比和阻尼比两个参数两个参数1)ln(12M输入信号为阶跃信号：输入信号为阶跃信

8、号：)1(2 eM 1214.3 测振传感器的标定测振传感器的标定14.3.1 14.3.1 绝对标定法绝对标定法14.3.2 14.3.2 比较标定法比较标定法 13测振传感器的标定测振传感器的标定v测振仪性能的全面标定只是在制造单位或研测振仪性能的全面标定只是在制造单位或研究部门进行在一般使用单位和使用场合，究部门进行在一般使用单位和使用场合，主要是标定其灵敏度、频率特性和动态线性主要是标定其灵敏度、频率特性和动态线性范围。范围。v 标定和校准测振仪的方法很多标定和校准测振仪的方法很多从计算标准和传递的角度来看，可以分成两类：从计算标准和传递的角度来看，可以分成两类：一类是复现振动量值最高

9、基准的一类是复现振动量值最高基准的绝对法绝对法，另一类，另一类是以绝对法标定的标准测振仪作为二等标准用是以绝对法标定的标准测振仪作为二等标准用比比较法较法标定工作测振仪。标定工作测振仪。按照标定时所用输入量种类又可分为正弦振动法、按照标定时所用输入量种类又可分为正弦振动法、重力加速度法、冲击法和随机振动法等。重力加速度法、冲击法和随机振动法等。 14 14. 3.1 绝对标定法绝对标定法v我国目前的振动计量最高基准是采用激光光波采用激光光波长度作为振幅量值的绝对基准。长度作为振幅量值的绝对基准。v由于激光干涉基准系统复杂昂贵，而且一经安装调试后就不能移动，因此需要作为二等标准的测振仪作为传递基

10、准之用。 15 14.3.2 14.3.2 比较标定法比较标定法v这是一种最常使用的标定方法，即将被标这是一种最常使用的标定方法，即将被标的测振传感器和标准测振传感器相比较。的测振传感器和标准测振传感器相比较。v标定时，将被标测振传感器与标准传感器标定时，将被标测振传感器与标准传感器一起安装在标准振动台上。为了使它们尽一起安装在标准振动台上。为了使它们尽可能地靠近安装以保证感受的振动量相同，可能地靠近安装以保证感受的振动量相同，常采用常采用“背靠背背靠背”法安装。法安装。v设标准测振传感器和被标测振传感器在受设标准测振传感器和被标测振传感器在受到同一振动量时输出分别为到同一振动量时输出分别为E

11、0E0和和E E已知已知标准测振传感器的加速度灵敏度为标准测振传感器的加速度灵敏度为S Sk0k0，则，则被标测振传感器的加速度灵敏皮被标测振传感器的加速度灵敏皮SkSk为为: :vS Sk k=E=ES Sk0k0/E/E0 0 1614.4 压力传感器的标压力传感器的标定定简介简介14.4.1 14.4.1 动态标定压力源动态标定压力源14.4.2 14.4.2 激波管标定法激波管标定法 17简简 介介v用来作为动态测量的压力传感器除了按前述用来作为动态测量的压力传感器除了按前述方法进行静态标定外，还要进行某种形式的方法进行静态标定外，还要进行某种形式的动态标定。动态标定。v 动态标定要解