第11章傳感器標(biāo)定與校準(zhǔn)

第十一章傳感器標(biāo)定與校準(zhǔn)概述傳感器靜態(tài)標(biāo)定傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定本章內(nèi)容：測試技術(shù)基礎(chǔ)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)

傳感器的標(biāo)定是通過試驗(yàn)建立傳感器輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時(shí)，確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。

傳感器的標(biāo)定工作可分為如下幾個(gè)方面：

1.

新研制的傳感器需進(jìn)行全面技術(shù)性能的檢定，用檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行量值傳遞，同時(shí)檢定數(shù)據(jù)也是改進(jìn)傳感器設(shè)計(jì)的重要依據(jù)；

2.

經(jīng)過一段時(shí)間的儲存或使用后對傳感器的復(fù)測工作?！?1.1概述傳感器的標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定：目的是確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)標(biāo)定：目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。§11.1概述1)靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件2)標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級的確定3)靜態(tài)特性標(biāo)定的方法§11.2傳感器靜態(tài)標(biāo)定1)靜態(tài)標(biāo)定條件無加速度、振動(dòng)、沖擊(除非這些參數(shù)本身就是被測物理量)環(huán)境溫度為室溫(20±5℃)相對濕度不大于85%大氣壓力為101±7kPa§11.2傳感器靜態(tài)標(biāo)定2)標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級的確定

對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，實(shí)際上也是確定傳感器的測量精度。標(biāo)定傳感器時(shí)，所用的測量儀器的精度至少要比被標(biāo)定傳感器的精度高一個(gè)等級。這樣，通過標(biāo)定確定的傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)才是可靠的，所確定的精度才是可信的?！?1.2傳感器靜態(tài)標(biāo)定3)靜態(tài)特性標(biāo)定的方法

對傳感器(或傳感系統(tǒng))進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定，首先就是創(chuàng)造一個(gè)靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件，其次是選擇與被標(biāo)定傳感器的精度要求相適應(yīng)的一定精度等級的標(biāo)定用儀器設(shè)備，然后按以下步驟進(jìn)行標(biāo)定：

(1)將傳感器(或傳感系統(tǒng))全量程(測量范圍)分成若干等間距點(diǎn)；

(2)根據(jù)傳感器量程分點(diǎn)情況，由小到大逐漸一點(diǎn)一點(diǎn)地輸入標(biāo)準(zhǔn)量值，并記錄下與各輸入值相對應(yīng)的輸出值;

§11.2傳感器靜態(tài)標(biāo)定3)靜態(tài)特性標(biāo)定的方法(3)將輸入值由大到小一點(diǎn)一點(diǎn)的減少，同時(shí)記錄下與各輸入值相對應(yīng)的輸出值；

(4)按(2)、(3)所述過程，對傳感器進(jìn)行正、反行程往復(fù)循環(huán)多次測試，將得到的輸出－輸入測試數(shù)據(jù)列成用表格或繪成曲線；

(5)對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，根據(jù)處理結(jié)果就可以確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。該標(biāo)定方法是一種常見的比較法?！?1.2傳感器靜態(tài)標(biāo)定

傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是確定傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，一階傳感器為時(shí)間常數(shù)τ，二階傳感器則有固有頻率ωn和阻尼比ζ兩個(gè)參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)信號：階躍變化和正弦變化的輸入信號。§11.3傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定一階傳感器的單位階躍響應(yīng)函數(shù)為:z和時(shí)間t成線性關(guān)系，并且有τ=Δt/Δz，可以根據(jù)測得的y(t)值作出z-t曲線，并根據(jù)Δt/Δz的值獲得時(shí)間常數(shù)τ。一階傳感器時(shí)間常數(shù)的求法

式中則上式可變?yōu)椤?1.3傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定二階傳感器(ζ<1)的單位階躍響應(yīng)為:§11.3傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定

如果測得階躍響應(yīng)的較長瞬變過程，則可利用任意兩個(gè)過沖量Mi和Mi+n按下式求得阻尼比ζ，其中n是該兩峰值相隔的周期數(shù)(整數(shù))。當(dāng)ζ<0.1時(shí)，以1代替，此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過大的誤差(不大于0.6%)，則可用下式計(jì)算ζ，即式中§11.3傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定

若傳感器是精確的二階傳感器，則n值采用任意正整數(shù)所得的ζ值不會(huì)有差別。反之，若n取不同值獲得不同的ζ值，則表明該傳感器不是線性二階系統(tǒng)。根據(jù)響應(yīng)曲線測出振動(dòng)周期Td，有阻尼的固有頻率ωd為則無阻尼固有頻率ωn為§11.3傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定

利用正弦輸入，測定輸出和輸入的幅值比和相位差來確定傳感器的幅頻特性和相頻特性，然后根據(jù)幅頻特性，分別按下圖求得一階傳感器的時(shí)間常數(shù)τ和欠阻尼二階傳感器的固有頻率和阻尼比。由幅頻特性求欠阻尼二階傳感器的ωn和ζ由幅頻特性求一階傳感器時(shí)間常數(shù)τ§12.2傳感器動(dòng)態(tài)標(biāo)定

傳感器對階躍壓力的響應(yīng)曲線是輸出壓力與時(shí)間的關(guān)系曲線，所以又稱為時(shí)域曲線。若傳感器振蕩周期Td是穩(wěn)定的，而且振蕩幅度有規(guī)律地