传感器的标定与校准(共3页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上标定与校准的概念 新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定，以确定其基本的静、动态特性，包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。 例如，对于一个压电式压力传感器，在受力后将输出电荷信号，即压力信号经传感器转换为电荷信号。但是，究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢？换句话说，我们测出了一定大小的电荷信号，但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢？这个问题只靠传感器本身是无法确定的，必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入输出转换关系，这个过程就称为标定。简单地说，利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。具体到压电式压力传感器来说，我们用专用的标定

2、设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力，作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程，如图1-19所示。图1-19 压电式压力传感器输入输出关系 校准在某种程度上说也是一种标定，它是指传感器在经过一段时间储存或使用后，需要对其进行复测，以检测传感器的基本性能是否发生变化，判断它是否可以继续使用。因此，校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。在校准过程中，传感器的某些指标发生了变化，应对其进行修正。标定与校准在本质上是相同的，校准实际上

3、就是再次的标定，因此，下面都以标定为例作介绍。172 标定的基本方法 标定的基本方法是，利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等)，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。例如，上述的压电式压力传感器，利用标准设备产生已知大小的标准压力，输入传感器后，得到相应的输出信号，这样就可以得到其标定曲线，根据标定曲线确定拟合直线，可作为测量的依据，如图1-20所示。有时，输入的标准量是由标准传感器检测而得到的，这时的标定实质上是待标定传感器与标准传感器之间的比较，如图1-21所示。输入量发生器产生的输入信号同时作用在标

4、准传感器和待标定传感器上，根据标准传感器的输出信号可确定输入信号的大小，再测出待标定传感器的输出信号，就可得到其标定曲线。 图1-20 压电式压力传感器的标定曲线与拟合直线 图1-21 用标准传感器进行标定的方法173 标定系统的组成 传感器的标定系统一般由以下几个部分组成： 被测非电量的标准发生器； 被测非电量的标准测试系统。例如，活塞式压力计标准压力标准压力传感器，测力机标准力标准力传感器，恒温源标准温度标准温度计。 待标定传感器所配接的信号检测设备，如信号调节器和显示器、记录器等。因为所配接的检测仪器也作为标准测试设备使用，因此，其精度应是已知的。 为保证标定的精度和可靠性，在标定过程中

5、应注意这样几个问题： 为保证量值的准确一致，标定应按计量部门规定的规程和管理办法进行，只能用上一级精度的标准装置来标定下一级精度的传感器。 工程测试中所用的传感器，应在与其使用条件相似的环境下进行标定，以获得较可靠的标定精度。 为提高标定精度，可将传感器与其配用的电缆、滤波器、放大器等测试系统一起标定。 有些传感器标定时，应按传感器规定的安装条件进行安装。174 传感器的静态标定及设备传感器的静态标定主要用于检验、测试传感器的静态特性指标，如静态灵敏度、非线性、滞后、重复性等。对不同功能的传感器需要不同的标定设备，即使同一种传感器，由于精度等级要求不同，标定设备也不同。例如，力标定设备有测力砝

6、码、拉(压)式测力计等；压力标定设备有活塞式压力计、水银压力计、麦氏真空计等；位移标定设备有深度尺、千分尺、块规等；温度标定设备有铂电阻温度计、热电偶、基准光电高温比色仪等。175 传感器的动态标定及设备传感器的动态标定主要用于检验、测试传感器的动态特性，如动态灵敏度、频率响应和固有频率等。对传感器进行动态标定，需要对它输入一个标准激励信号，常用的是周期函数中的正弦波以及瞬变函数中的阶跃波。传感器动态标定设备主要是指动态激振设备，低频下常使用激振器，如电磁振动台、低频回转台、机械振动台、液压振动台等，一般采用振动台产生简谐振动来作为传感器的输入量。对某些高频传感器的动态标定，采用正弦激励法标定时，很难产生高频激励信号，一般采用瞬变函数激励信号，这时就要用激波管来产生激波。专心-专注-专业