工程測試技術(shù)—第3章6節(jié)電阻應變式傳感器的標定課件

1、 一、傳感器標定（檢定、校準、定標）的概念 當用傳感器測得一個信號時，這個信號究竟代表被測量是多大？這個測量結(jié)果可能存在多大的誤差？ 這兩個問題都要通過標定來解決。因此，傳感器的標定是傳感器應用的一個非常重要的環(huán)節(jié)。 在工程應用中，整個標定過程要做三件事情：（重要概念） 1. 用傳感器測量一系列已知的被測量 Xi，得到一系列相應的輸出信號值 Yi，由此確定被測量與輸出信號的對應關(guān)系。這個對應關(guān)系通常是用一個函數(shù)式（標定曲線）Y = f ( X ) 近似表達。 2. 在應用傳感器時，傳感器測量某一未知被測量XC，得到一個輸出值Y，則需要用 XC= F( Y )（Y f ( X ) 的反函數(shù)），根

2、據(jù)輸出值確定被測量。要利用標定曲線 Y f ( X ) 確定XC= F ( Y )。 3. 要對傳感器的測量精度(測量誤差）給出一個定量的結(jié)論（例如0.5% F.S.)，作為該傳感器在應用中測量精度的依據(jù)。第六節(jié) 電阻應變式傳感器的標定 確定傳感器的測量誤差時，通過用標定時已知的被測量 Xi與用 XCF（Y）推算出的被測量值 XCi進行比較，取其中差值最大者，與標定中被測量的測量范圍相比，得到傳感器的最大（相對）測量誤差值。 二、電阻應變式傳感器的標定 電阻應變式傳感器的標定通過某種方式向傳感器施加一系列已知的力，傳感器輸出一系列的電壓信號。 測量傳感器輸出的電壓信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，確定該傳感

3、器的輸出特性函數(shù) Vf (P)。 1施加力的方法 對力傳感器的標定一般在專門的實驗室進行，通常用測力（試驗）機對力傳感器施加力。測力（試驗）機主要有三種類型： （1）砝碼式（小力值）測力機砝碼式測力機的最大量程為05噸。砝碼式測力機的加載精度可達0.005 %。（2）杠桿式（中等力值）測力機杠桿式測力機的杠桿比為 1 : 20 。杠桿式測力機的最大量程為0100噸。杠桿式測力機的加載精度可達 0.03 %。 （3）液壓式測力機 一般用于大力值傳感器的標定，用比對式方式確定所施加的力值?；鶞蕚鞲衅鳂硕▊鞲衅饕簤焊?這種測力機的加載精度取決于所用的基準傳感器的精度。 2.標定的儀器和儀表 為了保證

4、標定的準確性，標定所用的儀器和儀表都應該具有很高的精度。 （1）直流穩(wěn)壓電源 標定時用的直流穩(wěn)壓電源應該保證輸出電壓穩(wěn)定的直流電源（電源的波紋現(xiàn)象要非常小）。 （2）高精度數(shù)字電壓表 標定時最好使用 7 位的數(shù)字電壓表（分辨力為0.1V）。 3標定方式 （1）全量程加載點不得少于5點； （2）加載重復次數(shù)：A、B級力傳感器不得少于5次； C、D級力傳感器不得少于3次。 三、標定數(shù)據(jù)處理 1.標定數(shù)據(jù)表 某2kg稱重傳感器標定輸出信號 （mV）載荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.29

5、00.000第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000 根據(jù)標定過程中記錄的數(shù)據(jù)，整理得到標定數(shù)據(jù)表。表格的格式設(shè)計很重要，要便于以后的數(shù)據(jù)處理。 2.確定標定輸出擬合直線 對于電阻應變式傳感器來說，一般對標定輸出特性曲線用一條直線來擬合。目前，傳感器標定時通常采用端基法確定輸出特性直線。 端基法確定傳感器輸出特性直線，是用標定輸出曲線的兩個端點連成一條直線，用這條直線來代表標定輸出曲線。0VmVPPm端基法直線的方程 （Y

6、= f ( X )） VK1P式中 Pm最大標定載荷； Vma最大輸出電壓的平均值。 根據(jù)端基法直線，可以確定傳感器應用時的關(guān)系式（ XC= F ( Y ) ） 3. 標定結(jié)果（結(jié)論） 對電阻應變式傳感器標定的結(jié)果，一般至少要給出五個結(jié)論： （1）線性度 線性度一般用最大線性誤差與滿量程輸出值的比值來表示： 最大線性誤差 Lm通過觀察標定數(shù)據(jù)的平均值與端基法直線的最大偏差來確定。載荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.2900.000第二次0.0005.29210.58415.8742

7、1.16415.87410.5835.2910.000第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000平均值0.0005.292710.58415.874321.16415.87410.5835.29030.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 由表中的數(shù)據(jù)可以看出，最大線性誤差出現(xiàn)在第三次加載過程中的 1.0 kg （加載）時。因此，該傳感器的線性度為 （2）重復度 重復度用同一被測量值所對應的多次測量得到一組輸出量值相互偏離的差值的最大值Rm與滿量程輸出

8、值之比來表示。重復度yFSRm100 輸出量值相互偏離的差值的最大值Rm由標定數(shù)據(jù)表中確定。載荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.2900.000第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 （3）回程誤差（滯

9、后誤差）式中 h = y20y10 加載與卸載的最大輸出差值 h 由標定數(shù)據(jù)表中確定。載荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.2900.000第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 （4）輸出靈敏度 輸出靈

10、敏度用于供橋電壓與標定時有差別或六線制補償情況。載荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.2900.000第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 由表中的數(shù)據(jù)可以看出，最大測量誤差出現(xiàn)在第三次加載過程中的 1.0 kg （加載）時。因此，該傳感器的最大測量誤差為 （5）最大測量誤差 該傳感器的主要輸出特性指標如下： 線性度