1.5傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn).課件

1、1.5 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，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，同時檢定數(shù)據(jù)也是改進(jìn)傳感器設(shè)計的重要依據(jù)； 2. 經(jīng)過一段時間的儲存或使用后對傳感器的復(fù)測工作。 上一頁下一頁返 回第1頁，共18頁。1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。動態(tài)標(biāo)定:目的是確定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。 上一頁下一頁返 回第2頁，共18頁。21.5 傳感器的

2、標(biāo)定和校準(zhǔn)1.5.1 傳感器的靜態(tài)標(biāo)定1.5.2 傳感器的動態(tài)標(biāo)定第3頁，共18頁。31.5.1 傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 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4. 壓力傳感器的靜態(tài)標(biāo)定上一頁下一頁返 回第4頁，共18頁。41. 靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件 沒有加速度、振動、沖擊（除非這些參數(shù)本身就是被測物理量）及環(huán)境溫度一般為室溫（205）、相對濕度不大于85% ，大氣壓力為1017kPa的情況。上一頁下一頁返 回 大氣壓與海拔高度的關(guān)系是:高度增加，大氣壓減?。辉?000M范圍內(nèi)，每升高12M，大氣壓減小1mmHg,大約133Pa! （一個美國中學(xué)生狀告老師的故事：用氣壓表

3、測樓高度）第5頁，共18頁。52. 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，所用的測量儀器的精度至少要比被標(biāo)定的傳感器的精度高一個等級。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。上一頁下一頁返 回第6頁，共18頁。63. 靜態(tài)特性標(biāo)定的方法標(biāo)定過程步驟： 將傳感器全量程（測量范圍）分成若干等間距點(diǎn)； 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)的輸入標(biāo)準(zhǔn)量值，并記錄下與各輸入值相對應(yīng)的輸出值； 將輸入值由大到小一點(diǎn)一點(diǎn)的減少，同時記錄下與各輸入值相對應(yīng)的輸出值； 按、所述

4、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)用表格列出或畫成曲線； 對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，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)。上一頁下一頁返 回第7頁，共18頁。74.壓力傳感器的靜態(tài)標(biāo)定常用的標(biāo)定裝置有：活塞壓力計、杠桿式和彈簧測力計式壓力標(biāo)定機(jī)。 1.5.5 活塞壓力計標(biāo)定壓力傳感器的示意圖1-標(biāo)準(zhǔn)壓力表 2砝碼 3活塞 4進(jìn)油閥 5油杯 6被標(biāo)傳感器 7針形閥 8手輪 9手搖壓力泵上一頁下一頁返 回第8頁，共18頁。8 圖 1.5.6 壓力標(biāo)定曲線 上述標(biāo)定方法不適合壓電式壓力測量系統(tǒng)，因?yàn)榛钊麎毫τ嫷募虞d過程時間太長，

5、致使傳感器產(chǎn)生的電荷有泄漏，嚴(yán)重影響其標(biāo)定精度。所以，對壓電式測壓系統(tǒng)一般采用杠桿式壓力標(biāo)定機(jī)或彈簧測力計式壓力標(biāo)定機(jī)。為了保證壓力傳感器的測量準(zhǔn)確度，需定期檢定，檢定周期最長不超過一年。上一頁下一頁返 回第9頁，共18頁。91.5.2 傳感器的動態(tài)標(biāo)定上一頁下一頁返 回1. 動態(tài)標(biāo)定的一般方法2. 壓力傳感器的動態(tài)標(biāo)定第10頁，共18頁。10主要研究傳感器的動態(tài)響應(yīng)，而與動態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，一階傳感器只有一個時間常數(shù)，二階傳感器則有固有頻率n和阻尼比兩個參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)激勵信號: 階躍變化和正弦變化的輸入信號1.動態(tài)標(biāo)定的一般方法第11頁，共18頁。11一階傳感器的單位階躍響應(yīng)函數(shù)為則上式可變?yōu)閦

6、和時間t成線性關(guān)系，并且有=t /z 可以根據(jù)測得的y ( t ) 值作出z t曲線，并根據(jù)t /z的值獲得時間常數(shù) 一階傳感器時間常數(shù)的求法 上一頁下一頁返 回第12頁，共18頁。12二階傳感器（1）的單位階躍響應(yīng)為 上一頁下一頁返 回第13頁，共18頁。13如果測得階躍響應(yīng)的較長瞬變過程，則可利用任意兩個過沖量Mi和Mi+n按式（1.5.6）求得阻尼比，其中n是該兩峰值相隔的周期數(shù)（整數(shù)）。 當(dāng)0.1時，以1代替 ，此時不會產(chǎn)生過大的誤差（不大于0.6%）, 則可用式(1.5.8)計算，即上一頁下一頁返 回（1.5.6）式中第14頁，共18頁。14 若傳感器是精確的二階傳感器，則n值采用任

7、意正整數(shù)所得的值不會有差別。反之，若n取不同值獲得不同的值，則表明該傳感器不是線性二階系統(tǒng)。 根據(jù)響應(yīng)曲線測出振動周期Td ， 有阻尼的固有頻率d為則無阻尼固有頻率n為上一頁下一頁返 回第15頁，共18頁。15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間常數(shù)和欠阻尼二階傳感器的固有頻率和阻尼比。 由幅頻特性求時間常數(shù) 欠阻尼二階傳感器的n和上一頁下一頁返 回第16頁，共18頁。16按敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系，傳感器可分為（ ）傳感器。 A溫度型和速度型 C物性型和結(jié)構(gòu)型 D機(jī)械型和電子型 B能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型 課堂練習(xí)第17頁，共18頁。17作業(yè)業(yè)精于勤荒于嬉，行成于思?xì)в陔S。3，6, 11，121、認(rèn)真閱讀思考題，加深對基本概念的理解用數(shù)字電壓表測的一組電壓值，數(shù)據(jù)如下 20.42 20