第16章传感器的标定精选PPT.ppt

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1、第16章传感器的标定第1页，此课件共72页哦第第16章章 传感器的标定传感器的标定 所所谓谓传传感感器器的的标标标标定定定定，是是指指通通过过试试验验建建立立传传感感器器输输出出与与输输入入之之间间的的关关系系并并确确定定不不同同使使用用条条件件下下的的误误差这样一个过程。差这样一个过程。一一一一般般般般来来来来说说说说，对对对对传传传传感感感感器器器器进进进进行行行行标标标标定定定定时时时时，必必必必须须须须以以以以国国国国家家家家和和和和地地地地方方方方计计计计量量量量部部部部门门门门的的的的有有有有关关关关检检检检定定定定规规规规程程程程为为为为依依依依据据据据，选选选选择择择择正正正正

2、确确确确的的的的标标标标定定定定条条条条件件件件和和和和适适适适当当当当的的的的仪仪仪仪器器器器设设设设备备备备，并并并并按按按按照照照照一一一一定定定定的的的的程程程程序序序序进行。进行。进行。进行。第2页，此课件共72页哦第第16章章 传感器的标定传感器的标定16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定第3页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 1.传感器标定的意义传感器标定的意义传感器标定的意义传感器标定的意义 (1 1)

3、是是是是设设设设计计计计、制制制制造造造造和和和和使使使使用用用用传传传传感感感感器器器器的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要环环环环节节节节。任任任任何何何何传传传传感感感感器器器器制制制制造造造造、装装装装配配配配完完完完毕毕毕毕，都都都都必必必必须须须须对对对对设设设设计计计计指指指指标标标标进进进进行行行行标标标标定试验，以保证量值的准确传递。定试验，以保证量值的准确传递。定试验，以保证量值的准确传递。定试验，以保证量值的准确传递。(2 2)对对对对新新新新研研研研制制制制的的的的传传传传感感感感器器器器，须须须须进进进进行行行行标标标标定定定定试试试试验验验验，才才才才能能能能用

4、用用用标标标标定定定定数数数数据据据据进进进进行行行行量量量量值值值值传传传传递递递递，而而而而标标标标定定定定数数数数据据据据又又又又可可可可作作作作为为为为改改改改进传感器设计的重要依据。进传感器设计的重要依据。进传感器设计的重要依据。进传感器设计的重要依据。第4页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 (3)传传传传感感感感器器器器使使使使用用用用、存存存存储储储储一一一一段段段段时时时时间间间间后后后后，也也也也必必必必须须须须对对对对其其其其主主主主要要要要技技技技术术术术指指指指标标标标进进进进行行行行复复复复测测测测，称称称称为为为为校校校校准准准准(校校校

5、校准准准准和和和和标标标标定定定定本本本本质质质质上上上上是是是是一样的一样的一样的一样的)，以确保其性能指标达到要求。，以确保其性能指标达到要求。，以确保其性能指标达到要求。，以确保其性能指标达到要求。(4)对对对对出出出出现现现现故故故故障障障障的的的的传传传传感感感感器器器器，若若若若经经经经修修修修理理理理还还还还可可可可继继继继续续续续使使使使用用用用，修修修修理理理理后后后后也也也也必必必必须须须须再再再再次次次次进进进进行行行行标标标标定定定定试试试试验验验验，因因因因为为为为它它它它的的的的某某某某些些些些指指指指标可能发生了变化。标可能发生了变化。标可能发生了变化。标可能发生

6、了变化。第5页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义万能拉力试验机如图所示。万能拉力试验机如图所示。万能拉力试验机如图所示。万能拉力试验机如图所示。第6页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 2.传感器标定的基本方法传感器标定的基本方法 将将已已知知的的被被测测量量作作为为待待标标定定传传感感器器的的输输入入，同同时时用用输输出出量量测测量量环环节节将将待待标标定定传传感感器器的的输输出出信信号号测测量量并并显显示示出出来来(待待待待标标标标定定定定传传传传感感感感器器器器本本本本身身身身包包包包括括括括后后后后续续续续测测测测量量量量电电电电路路

7、路路和和和和显显显显示示示示部部部部分分分分时时时时，标标标标定定定定系系系系统统统统也也也也可可可可不不不不要要要要输输输输出出出出量量量量测测测测量量量量环环环环节节节节)；对对对对所所所所获获获获得得得得的的的的传传传传感感感感器器器器输输输输入入入入量量量量和和和和输输输输出出出出量量量量进进进进行行行行处处处处理理理理和和和和比比比比较较较较，从从从从而而而而得得得得到到到到一一一一系系系系列列列列表表表表征征征征两两两两者者者者对对对对应应应应关关关关系系系系的的的的标标标标定定定定曲曲曲曲线线线线，进进进进而而而而得得得得到到到到传感器的性能指标。传感器的性能指标。传感器的性能指

8、标。传感器的性能指标。第7页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 3 3.传感器标定的分类传感器标定的分类 (1 1)根据标定时所用的设备进行分类根据标定时所用的设备进行分类 绝绝绝绝对对对对标标标标定定定定法法法法。被被测测量量是是由由高高精精度度的的设设备备产产生生并并测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。相相相相对对对对标标标标定定定定法法法法或或或或比比比比对对对对标标标标定定定定法法法法。被被被被测测测测量量量量是是是是用用用用根根根根据据据据绝绝绝绝对对对对标标标标定定定定法法法法标标标标定定定定好好好好的的的的标标

9、标标准准准准传传传传感感感感器器器器来来来来测测测测量量量量的的的的。特特特特点点点点：简简简简单单单单易易易易行行行行，但但但但标定精度较低。标定精度较低。标定精度较低。标定精度较低。标定装置标准传感器待标定传感器输出量显示输出量测量第8页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 (2)根据标定的内容分类根据标定的内容分类根据标定的内容分类根据标定的内容分类 静静态态标标定定。确确确确定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的静静静静态态态态指指指指标标标标，主主主主要要要要有有有有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。线性度、灵敏度、迟滞和重复性

10、等。线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。动动动动态态态态标标标标定定定定。确确定定传传感感器器的的动动态态指指标标，主主要要有有时间常数、谐振频率和阻尼比等。时间常数、谐振频率和阻尼比等。有有有有时时时时根根根根据据据据需需需需要要要要也也也也对对对对非非非非测测测测量量量量方方方方向向向向(因因因因素素素素)的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、温温温温度响应、环境影响等进行标定。度响应、环境影响等进行标定。度响应、环境影响等进行标定。度响应、环境影响等进行标定。第9页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 以压电加速度传感器为例以压电加速度传感器为例以压电加速度传感器为例以压

11、电加速度传感器为例 工工工工作作作作特特特特性性性性标标标标定定定定项项项项目目目目包包包包括括括括：参参参参考考考考灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、幅幅幅幅频频频频响响响响应应应应、相相相相频频频频响响响响应应应应、安安安安装装装装谐谐谐谐振振振振频频频频率率率率、幅幅幅幅值值值值线线线线性性性性度度度度、年年年年稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。环环境境特特性性标标定定项项目目包包括括：温温度度响响应应、瞬瞬变变温温度度灵灵敏敏度度、气气密密性性、基基座座主主应应变变灵灵敏敏度度、声声灵灵敏敏度度、磁磁

12、灵灵敏敏度度、安安装装力力矩矩灵灵敏敏度度、极极限限加加速度等。速度等。第10页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 物物物物理理理理、几几几几何何何何参参参参数数数数的的的的测测测测试试试试包包包包括括括括：重重重重量量量量、极极极极性性性性、电电电电缆缆缆缆特特特特性性性性、接接接接插插插插件件件件型型型型号号号号、安安安安装装装装螺螺螺螺纹纹纹纹、外外外外形形形形尺尺尺尺寸寸寸寸、结结结结构构构构形式等。形式等。形式等。形式等。第11页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 对对传传感感器器进进行行标标定定的的目目的的是是，依依据据试试验验数

13、数据据确确定定传传感感器器的的各各项项性性能能指指标标，亦亦即即确确定定传传感感器器的的测测量量精精度度。传传感感器器制制造造出出来来之之后后，自自身身的的测测量量精精度度就就客客观观确确定定了了。但但标标定定结结果果可可能能因因所所用用的的标标定定装装置置或或标标定定数数据据处处理理方方法法不不同同而而出出现现差差异异。一一个个高高精精度度的的传传感感器器，如如果果标标定定方方法法不不当当，则则很很可可能能在在实实测测中中产产生生较较大大的的误误差差；反反之之，一一个个精精度度不不太太高高的的传传感感器器，如如果果标标定定方方法法得得当当，反反而而可可能能在在实实测测中中产产生生较较小小的的

14、误误差。差。第12页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 提提高高标标定定设设备备、指指示示仪仪器器的的精精度度有有助助于于提提高高标标定定精精度度。按按有有关关规规定定，标标定定设设备备、指指示示仪仪器器的的精精度度都都有有最最低低要要求求。在在此此规规定定上上，标标定定设设备备和和指指示示仪仪器器的精度越高，标定的精度也越高。的精度越高，标定的精度也越高。数数数数据据据据处处处处理理理理的的的的方方方方法法法法很很很很多多多多，不不不不同同同同方方方方法法法法精精精精度度度度不不不不同同同同，因因因因此此此此，提高对标定数据处理的精度也很重要。提高对标定数据处理的精

15、度也很重要。提高对标定数据处理的精度也很重要。提高对标定数据处理的精度也很重要。第13页，此课件共72页哦16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 还还应应注注意意减减小小环环境境变变化化引引起起的的误误差差。传传感感器器一一般般由由制制造造厂厂在在实实验验室室内内按按规规定定条条件件进进行行标标定定。但但在在实实验验室室内内不不可可能能模模拟拟各各种种使使用用状状态态。使使用用状状态态改改变变引引起起测测试试数数据据变变化化时时，将将会会给给测测量量带带来来明明显显的的误误差差。为为此此，设设计计传传感感器器时时就就应应考考虑虑这这一一因因素素的的影影响响。某某些些环环境境条条件件对对传传

16、感感器器输输出出的的影影响响不不可可消消除除时时，可可在在特特定定条条件件下下标标定定，并并给给出出在在不不同同条条件件下下标标定定值值的的修修正正系系数数或或修修正正公公式式。若若能能在在测测量现场进行标定，则效果更好。量现场进行标定，则效果更好。第14页，此课件共72页哦第第16章章 传感器的标定传感器的标定16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定第15页，此课件共72页哦16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与

17、仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第16页，此课件共72页哦16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度 1 1.传感器静态标定的条件传感器静态标定的条件传感器静态标定的条件传感器静态标定的条件 静静静静态态态态标标标标定定定定是是是是在在在在静静静静态态态态标标标标准准准准条条条条件件件件下下下下进进进进行行行行的的的的。静静静静态态态态标标标标准准准准条条条条件件件件是是指指无无加加速速度度、振振动动与与冲冲击击(除除非非这这些些

18、参参数数本本身身就就是是被被测测物物理理量量)，环环环环境境境境温温温温度度度度一一一一般般般般为为为为室室室室温温温温(2020 5)，相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度不不不不大大大大于于于于85 85%，大大气气压压力力为为101.32101.32 7.999 kPa。第17页，此课件共72页哦16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度 2 2.标准器具精度的选择标准器具精度的选择标准器具精度的选择标准器具精度的选择 为为为为保保保保证证证证标标标标定定定定精精精精度度度度，必必必必须须须须选选选选择择择择与与与与被被被被标标标标定定定定传传传传感感感感器器器器精精精精

19、度度度度要要要要求求求求相相相相适适适适应应应应的的的的一一一一定定定定等等等等级级级级的的的的标标标标准准准准器器器器具具具具(一一般般所所用用测测量量仪仪器器和和设设备备的的精精度度至至少少要要比比被被标标定定传传感感器器的的精精度度高高高高一一一一个个个个量量量量级级级级)，它它它它应应应应符符符符合合合合国国国国家家家家计计计计量量量量量量量量值值值值传传传传递递递递的的的的规规规规定定定定，或或或或经经经经计计计计量量量量部门检定合格。部门检定合格。部门检定合格。部门检定合格。第18页，此课件共72页哦16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静

20、态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第19页，此课件共72页哦16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤 静态标定须遵循一定的程序，其过程步骤为静态标定须遵循一定的程序，其过程步骤为静态标定须遵循一定的程序，其过程步骤为静态标定须遵循一定的程序，其过程步骤为 将传感器全量程将传感器全量程(测量范围测量范围测量范围测量范围)分成若干等间距点。分成若干等间距点。分成若干等间距点。分成若干等间距点。根根根根据据据据传传传传感感感感器器器器量量量量程程程程分分分分

21、点点点点情情情情况况况况，由由由由小小小小到到到到大大大大逐逐逐逐渐渐渐渐一一一一点点点点一一一一点点点点地地地地输输输输入入入入标标标标准准准准量量量量值值值值，并并并并记记记记录录录录与与与与各各各各输输输输入入入入值值值值对对对对应应应应的的的的输输输输出出出出值。值。值。值。将将将将输输输输入入入入值值值值由由由由大大大大到到到到小小小小一一一一点点点点一一一一点点点点地地地地减减减减下下下下来来来来，同同同同时时时时记记记记录录录录与各输入值对应的输出值。与各输入值对应的输出值。与各输入值对应的输出值。与各输入值对应的输出值。第20页，此课件共72页哦16.2.2 静态标定的过程步骤

22、静态标定的过程步骤 按按按按、所所所所述述述述过过过过程程程程，对对对对传传传传感感感感器器器器进进进进行行行行正正正正、反反反反行行行行程程程程往往往往复复复复循循循循环环环环多多多多次次次次测测测测试试试试(一一一一般般般般为为为为3 3 1010次次)，将将将将得得得得到到到到的的的的输输输输出输入测试数据用表格列出或绘成曲线。出输入测试数据用表格列出或绘成曲线。出输入测试数据用表格列出或绘成曲线。出输入测试数据用表格列出或绘成曲线。对对测测试试数数据据进进行行必必要要的的处处理理，根根据据处处理理结结果果确确定定传传感感器器的的线线性性度度、灵灵敏敏度度、迟迟滞滞和和重重复复性性等等静

23、静态特性指标。态特性指标。第21页，此课件共72页哦16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第22页，此课件共72页哦16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 1 1.力标定装置力标定装置 图图图图示示示示是是是是一一一一种种种种杠杠杠杠杆杆杆杆式式式式测测测测力力力力机机机机原原原原理理理理，这这这这是是是是一一一一种种种种直直直直接接接接加测力砝码的标定装置。加测力砝码的标定装

24、置。加测力砝码的标定装置。加测力砝码的标定装置。1支支架架；2传传感感器器；3杠杆；杠杆；4砝码砝码第23页，此课件共72页哦16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 2.压力标定装置压力标定装置 常常常常用用用用压压压压力力力力标标标标定定定定装装装装置置置置有有有有：活活活活塞塞塞塞压压压压力力力力计计计计(用用作作从从10 Pa到到几几千千MPaMPa的的压压力力标标定定设设备备)；杠杠杆杆式式压压力力标标定定机机；弹弹簧簧测测力力计计式式压压力力标标定定机机；水水银银压压力力计计(用用用用作作作作从从从从10 10 PaPa到到到到几几几几千千千千MPaMPa的的的的压压压压力力

25、力力标标标标定定定定设设设设备备备备)；麦麦麦麦式式式式真真真真空空空空计计计计(在在133.332133.332 105 5133.332 133.332 10 10 PaPa范范范范围围围围内内内内用用用用来来来来产生标准压力产生标准压力产生标准压力产生标准压力)。第24页，此课件共72页哦16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 杠杠杠杠杆杆杆杆式式式式压压压压力力力力标标标标定定定定机机机机如如如如图图图图所所所所示示示示。标标标标定定定定时时时时，加加加加上上上上所所所所需需需需砝砝砝砝码码码码后后后后，把把把把凸凸凸凸轮轮轮轮放放放放倒倒倒倒，使使使使传传传传感感感感器器器器

26、突突突突然然然然受受受受到到到到力力力力的的的的作作作作用用用用。一一一一次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。1传传感感器器；2支支柱柱；3杠杠杆杆；4凸凸轮轮；5砝码砝码第25页，此课件共72页哦16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 3.位移标定设备位移标定设备位移标定设备位移标定设备 位位移移标标定定设设备备主主要要是是各各种种长长度度的的计计量量器器具具。包包括括：各各各各种种种种直直直直尺尺尺尺；深深深深度度度度尺尺尺尺；深深深深度度度度千千千千分分分分尺尺尺尺；量量量

27、量块块块块；塞规；塞规；塞规；塞规；专门制造的标准样柱等。专门制造的标准样柱等。专门制造的标准样柱等。专门制造的标准样柱等。其中，量块的其中，量块的其中，量块的其中，量块的精度最高，使用方便，标定范围广。精度最高，使用方便，标定范围广。精度最高，使用方便，标定范围广。精度最高，使用方便，标定范围广。第26页，此课件共72页哦16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 4.温度标定设备温度标定设备 低低低低温温温温至至至至630.74 630.74 主主主主要要要要用用用用铂铂铂铂电电电电阻阻阻阻温温温温度度度度计计计计，630.74630.741064 1064 用用铂铂铑铑-铂铂铂铂热热

28、热热电电电电偶偶偶偶，1064 1064 以以上上则则用用光光学高温计。学高温计。第27页，此课件共72页哦16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 5.应变标定设备应变标定设备应变标定设备应变标定设备 一一一一般般般般是是是是用用用用加加加加载载载载后后后后能能能能产产产产生生生生均均均均匀匀匀匀、准准准准确确确确的的的的一一一一维维维维应应应应力力力力的的的的装装装装置置置置，常常常常用用用用泊泊泊泊松松松松比比比比为为为为0.285的的的的合合合合金金金金钢钢钢钢制制制制作作作作的的的的等等等等弯弯弯弯矩矩矩矩梁梁梁梁或或或或等等等等强强强强度度度度悬悬悬悬臂臂臂臂梁梁梁梁来来来来

29、实实实实现现现现。梁梁梁梁的的的的应应应应变变变变常常常常用用用用挠挠挠挠度度度度计计计计转转转转换换换换后后后后测得。测得。测得。测得。第28页，此课件共72页哦16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第29页，此课件共72页哦16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.

30、2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第30页，此课件共72页哦第第16章章 传感器的标定传感器的标定16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定第31页，此课件共72页哦16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数 与与动动态态响响应应有有关关的的参参数数，一一阶阶传传感感器器只只有有一一个个时时间间常常数数t t t t，二二二二阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器则则则则有有有有谐

31、谐谐谐振振振振频频频频率率率率w w w w0 0和和和和阻阻阻阻尼尼尼尼比比比比x x x x两两两两个个个个参参参参数数数数。通通通通过过过过实实实实验验验验确确确确定定定定这这这这些些些些参参参参数数数数的的的的方方方方法法法法很很很很多多多多，如如如如通通通通过过过过测测测测量量量量传传传传感感感感器器器器的的的的阶阶阶阶跃跃跃跃响响响响应应应应、正正弦弦响响应应、线线线线性性性性输输输输入入入入响响响响应应应应、白白白白噪噪噪噪声声声声，及及机机械械振振动动法法等等等等。其其其其中中中中最最最最常常常常用用用用的的的的是是是是测测测测量量量量传传传传感感感感器器器器的的的的阶跃响应。

32、阶跃响应。阶跃响应。阶跃响应。第32页，此课件共72页哦16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法的方法的方法16.3.316.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法16.3.416.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法第33页，此课件共72页哦16.3.1 实验确定一阶传感

33、器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法 对对对对一一一一阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器，测测测测得得得得阶阶阶阶跃跃跃跃响响响响应应应应后后后后，输输输输出出出出值值值值达达达达到到到到稳稳稳稳态态态态值值值值的的的的63.2 63.2%所所所所经经经经历历历历的的的的时时时时间间间间即即即即为为为为它它它它的的的的时时时时间间间间常常常常数数数数。但但但但这这这这样样样样确确确确定定定定时时时时间间间间常常常常数数数数没没没没有有有有涉涉涉涉及及及及响响响响应应应应的的的的全全全全过过过过程程程程，测测测测量量量量结结结结果果果果的的的的可可可可靠靠靠靠性性性性仅仅仅仅取取取取决

34、决决决于于于于某某某某些些些些个个个个别别别别的的的的瞬瞬瞬瞬时时时时值值值值。为为为为获获获获得得得得更更更更可可可可靠的结果常采用下面的方法。靠的结果常采用下面的方法。靠的结果常采用下面的方法。靠的结果常采用下面的方法。第34页，此课件共72页哦16.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法 一阶传感器的阶跃响应为一阶传感器的阶跃响应为一阶传感器的阶跃响应为一阶传感器的阶跃响应为令令zt/t t，上式可改写为，上式可改写为 依依据据测测得得的的y(t)由由上上式式可可求求出出对对应应的的z，作作出出z-t曲曲线线，则则应应得得到到线线性性关关系系，根根据据t

35、 tD Dt/D Dz可可确确定定时间常数。如下图所示。时间常数。如下图所示。第35页，此课件共72页哦16.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法 这这种种方方法法考考虑虑了了瞬瞬态态响响应应的的全全过过程程，具具有有较较高高的的可可靠靠性性。另另外外，还还可可根根据据z z-t t曲曲曲曲线线线线与与与与直直直直线线线线的的的的符符符符合合合合程程程程度判断传感器与一阶传感器的符合程度。度判断传感器与一阶传感器的符合程度。度判断传感器与一阶传感器的符合程度。度判断传感器与一阶传感器的符合程度。第36页，此课件共72页哦16.3 用实验确定传感器的动态参数用

36、实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法的方法的方法16.3.316.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法16.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法 第37页，此课件共72页哦16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率

37、与阻尼比的方法与阻尼比的方法 二二二二阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器一一一一般般般般都都都都设设设设计计计计成成成成阻阻阻阻尼尼尼尼比比比比x x x x0.7 0.7 0.80.8的的的的欠欠欠欠阻阻阻阻尼尼尼尼系系系系统统统统。输输输输入入入入阶阶阶阶跃跃跃跃信信信信号号号号时时时时，典典典典型型型型的的的的欠欠欠欠阻阻阻阻尼尼尼尼二二二二阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器的的的的瞬瞬瞬瞬态态态态响响响响应应应应是是是是以以以以角角角角频频频频率率率率w wd d作作衰衰减减振振荡荡的的，如如图图所所示示。角角频率频率w w w wd为为为为第38页，此课件共72页哦16.3.2 实验确定

38、二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法于是可将式于是可将式于是可将式于是可将式(1 1.5656)改写为改写为改写为改写为第39页，此课件共72页哦16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法 按按按按照照照照求求求求极极极极值值值值的的的的通通通通用用用用方方方方法法法法，可可可可求求求求得得得得各各各各振振振振荡荡荡荡峰峰峰峰值值值值所所所所对对对对应应应应的的的的时时时时 间间间间 为为为为t tkk kp p/w w w wd d(k k0 0,1 1,2 2,)。将将到到达达第第一一个个极极大大值值所

39、所用用的的时时间间t tmmp p p p/w w w wd代入式代入式代入式代入式(1616.1111)得得得得第40页，此课件共72页哦16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法 所以，测出过调量所以，测出过调量所以，测出过调量所以，测出过调量s s s s，即可得阻尼比，即可得阻尼比x x x x为为为为由由由由t tmmp p p p/w w w wd d可得可得可得可得第41页，此课件共72页哦16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法 若若若若测测测测得得得得阶阶阶阶跃跃跃跃响响

40、响响应应应应的的的的较较较较长长长长变变变变化化化化过过过过程程程程，则则则则可可可可获获获获得得得得可可可可靠性更高的谐振频率和阻尼比。靠性更高的谐振频率和阻尼比。靠性更高的谐振频率和阻尼比。靠性更高的谐振频率和阻尼比。第42页，此课件共72页哦16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.216.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法的方法的方法16.3.316

41、.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法16.3.416.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法 第43页，此课件共72页哦 1 1.正弦信号响应法正弦信号响应法 测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后得到测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后得到测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后得到测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后得到稳态正弦输出信号与输入信号的幅值比和相位差。逐渐稳态正弦输出信号与输入信号的幅值比和相位差。逐渐稳态正弦输出信号与输入信号的幅值比和相位差。逐渐稳态正弦

42、输出信号与输入信号的幅值比和相位差。逐渐改变输入正弦信号的频率，重复前述过程，即可得到幅改变输入正弦信号的频率，重复前述过程，即可得到幅改变输入正弦信号的频率，重复前述过程，即可得到幅改变输入正弦信号的频率，重复前述过程，即可得到幅频和相频特性曲线。由幅频和相频特性曲线可确定传感频和相频特性曲线。由幅频和相频特性曲线可确定传感频和相频特性曲线。由幅频和相频特性曲线可确定传感频和相频特性曲线。由幅频和相频特性曲线可确定传感器的动态特性参数。器的动态特性参数。器的动态特性参数。器的动态特性参数。16.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法第44页，此课件共72页哦 (1

43、1)一一阶阶传传感感器器时时间间常常数数的的确确定定 将将将将一一一一阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器的的的的频频频频率率率率特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线绘绘绘绘成成成成伯伯伯伯德德德德图图图图，则则则则其其其其对对对对数数数数幅幅幅幅频频频频特特特特性性性性曲曲曲曲线线线线下下下下降降降降3 3 dBdB处处所所对对应应的的角角频频率率为为w w1 1/t t，由由由由此此此此可可可可确确确确定定定定t t t t。这是因为这是因为这是因为这是因为当当w w1/t t 时，时，A(w w)下降下降3 dB。16.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法第45页，此

44、课件共72页哦 (2 2)二二二二阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器时时时时间间间间常常常常数数数数的的的的确确确确定定定定 在在欠欠阻阻尼尼情情况况下下，由由幅幅频频特特性性曲曲线线可可测测得得共共振振时时的的增增益益A(w w w wr r)和和共振角频率共振角频率w w w wr。16.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法第46页，此课件共72页哦 根据根据根据根据令令得得16.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法第47页，此课件共72页哦将将将将w w w wr r代入代入代入代入A A(w w w w)的表达式得的表达式得的表达式

45、得的表达式得16.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法即可确定即可确定x x 和和w w0。虽虽然然理理论论上上也也可可通通过过传传感感器器相相频频特特性性曲曲线线确确定定x x和和w w0，但但是是一一般般难难以以测测得得准准确确的的相相角角，所所以以很很少少这这样样做。做。第48页，此课件共72页哦 2 2.随机信号法随机信号法 3 3.冲击信号法冲击信号法冲击信号法冲击信号法16.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法第49页，此课件共72页哦16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验

46、确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法的方法的方法16.3.316.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法16.3.416.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法 第50页，此课件共72页哦16.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数

47、的方法 如如如如果果果果传传传传感感感感器器器器属属属属三三三三阶阶阶阶或或或或三三三三阶阶阶阶以以以以上上上上的的的的系系系系统统统统，则则则则需需需需分分分分别别别别求求求求出出出出传传传传感感感感器器器器输输输输入入入入和和和和输输输输出出出出的的的的拉拉拉拉氏氏氏氏变变变变换换换换，或或或或通通通通过过过过其其其其他他他他方方方方法法法法确确确确定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的传传传传递递递递函函函函数数数数；再再再再进进进进行行行行因因因因式式式式分分分分解解解解，将将将将传传传传感感感感器器器器等等等等效效效效成成成成多多多多个个个个一一一一阶阶阶阶和和和和二二二二阶阶阶阶

48、环环环环节节节节的的的的串串串串并并并并联联联联，进进进进而而而而分分分分别别别别确确确确定定定定它它它它们们们们的的的的动动动动态态态态特特特特性性性性，最最最最后后后后以以以以其其其其中中中中最最最最差差差差的的的的作作作作为为为为传传传传感器的动态特性标定结果。感器的动态特性标定结果。感器的动态特性标定结果。感器的动态特性标定结果。第51页，此课件共72页哦16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.216.

49、3.2 实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法16.3.316.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法16.3.416.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法 第52页，此课件共72页哦第第16章章 传感器的标定传感器的标定16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定第53页，此课件共72页哦16.4

50、传感器的动态标定传感器的动态标定 传传感感器器的的动动态态标标定定主主要要用用于于确确定定传传感感器器的的动动态态技技术术指指标标。因因为为传传感感器器种种类类繁繁多多，标标定定方方法法各各异异，仅仅介介绍绍几几种种常常用用的的动动态态标标定定设设备备，并并结结合合例例子子说说明动态标定的方法。明动态标定的方法。第54页，此课件共72页哦16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定16.4.1 常用动态标定设备常用动态标定设备16.4.2 动态标定举例动态标定举例第55页，此课件共72页哦16.4.1 常用动态标定设备常用动态标定设备 对对传传感感器器进进行行动动态态标标定定时时，需需对对它它输