最新压力传感器标定与校准.pdf

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1、压力传感器标定与校准压力传感器标定与校准压力传感器检定：压力传感器检定：1.1.静态检定静态检定2.2.动态检定动态检定我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的主压力传感器静态特性的主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般我们要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般我们校准压力传感器都是校准其静态特性，校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，这是因为我们将压力传感器理想化，认为其固有认为其固有频率相当大而且本身无阻尼，频率相

2、当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。然而在这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。然而在被测压力随时间变化的情况下，被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变化是一个压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变化是一个很重要的问题。很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好地追随输入压但由于不能很好地追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。所以我们必所以我们必须要进行压力传感器动态特

3、性的校准，须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。压力传感器动态特性认真分析其动态响应特性。压力传感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。迟滞迟滞e eH H：正行程与反行程之间的曲线的不重合度；：正行程与反行程之间的曲线的不重合度；线性度线性度e eL L非线性误差：输入输出校准曲线实际与选定的拟合直线之间的非线性误差：输入输出校准曲线实际与选定的拟合直线之间的吻合程度；吻合程度；重复性重复性e eR R：正行程或反行程曲线屡次测量时曲线的一致程度；：正行程或反行程曲线屡次测量时

4、曲线的一致程度；置信系数置信系数 a=2a=295.4%95.4%或或 a=3a=399.73%99.73%贝塞尔公式贝塞尔公式线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差。线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差。误差三者反响系统总误差误差三者反响系统总误差e eS S：e eS S=+或或=+根据检定规程一根据检定规程一?压力传感器静态压力传感器静态?,?,在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线有二种最小二乘直线和端点平移线。有二种最小二乘直线和端点平移线。动态检定：动态检定：1.1.瞬态鼓励法阶跃信号鼓励瞬态鼓励法阶跃信号鼓励2.2.正弦鼓励

5、法正弦信号鼓励正弦鼓励法正弦信号鼓励动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、过冲量、灵敏度。过冲量、灵敏度。正弦鼓励法：正弦鼓励法：正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和一正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和一个“参考压力传感器相比较，而“参考压力传感器具有理想的动态性能。正弦压力个“参考压力传感器相比较，而“参考压力传感器具有理想的动态性能。正弦压力鼓励法在高频、高压时，正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低频范围鼓励

6、法在高频、高压时，正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低频范围的检定。的检定。图图 2 2 激波管动态压力传感器检定原理激波管动态压力传感器检定原理频率响应：由频率响应：由正弦压力鼓励正弦压力鼓励下的稳态响应特性，由幅频特性与相频特性组成；幅频特性下的稳态响应特性，由幅频特性与相频特性组成；幅频特性指正弦压力鼓励下，指正弦压力鼓励下，输出量与被测量振幅之比与频率的关系；相频特性指输出量与被测输出量与被测量振幅之比与频率的关系；相频特性指输出量与被测量相差随频率变化的关系。量相差随频率变化的关系。谐振频率：压力传感器具有最大幅值响应时的鼓励信号的频率。谐振频率：压力传感器具有最大幅值响

7、应时的鼓励信号的频率。自振频率振铃频率自振频率振铃频率wwd d：阶跃信号鼓励阶跃信号鼓励当被测量为阶跃变化时，在传感器输出当被测量为阶跃变化时，在传感器输出中瞬时出现的自由振堂频率。中瞬时出现的自由振堂频率。wwd d=。过冲量：过冲量：阶跃信号鼓励阶跃信号鼓励对传感器施加节约压力信号鼓励后，其响应中超出终值局对传感器施加节约压力信号鼓励后，其响应中超出终值局部的最大值与阶跃响应幅度之比部的最大值与阶跃响应幅度之比=图图 3 3阻尼比：实际阻尼系数与临界阻尼系数之比为阻尼比。阻尼比：实际阻尼系数与临界阻尼系数之比为阻尼比。上升时间上升时间t tr r：压力传感器：压力传感器被阶跃压力鼓励被阶

8、跃压力鼓励时，其响应值从阶跃响应幅度的时，其响应值从阶跃响应幅度的 10%10%过渡到过渡到90%90%所需的时间如图所需的时间如图 1 1。建立时间建立时间t ts s：压力传感：压力传感器被阶跃压力鼓励时器被阶跃压力鼓励时，其响应从阶跃响应幅度的，其响应从阶跃响应幅度的10%10%时刻起至时刻起至与终值只差进入阶跃响应幅度的与终值只差进入阶跃响应幅度的5%5%范围内时刻止所需的时间如图范围内时刻止所需的时间如图1 1。图图 4 4灵敏度灵敏度 K Ks s：压力传感器响应变化量与鼓励变化量之比。：压力传感器响应变化量与鼓励变化量之比。K Ks s=；为阶跃压力值。为阶跃压力值。图图 5 5

9、延时时间延时时间t ts s：输入阶跃压力作用到传感器到传感器有信号输出时的时间差。：输入阶跃压力作用到传感器到传感器有信号输出时的时间差。图图 6 6表表 1 1 为压力传感器计量性能要求：为压力传感器计量性能要求：表表 2 2 为正弦压力标准的性能指标：为正弦压力标准的性能指标：表表 3 3 为激波管动态压力标准为激波管动态压力标准参考文献：参考文献：1.1.林俊阳林俊阳.?.?压力传感器的动态特性测试方法研究压力传感器的动态特性测试方法研究?.?.厦门大学厦门大学2.2.张大有张大有.?.?激波管在压力传感器动态性能校准和实验上的应用激波管在压力传感器动态性能校准和实验上的应用?.?.宇航计测技术宇航计测技术3.3.JJG 624-2022JJG 624-2022 动态压力传感器检定规程动态压力传感器检定规程4.4.张近等张近等.?.?压力测量系统的激波管动态校准压力测量系统的激波管动态校准?.?.传感器技术传感器技术5.5.王刚等王刚等.?.?压力传感器校准和测控系统研究压力传感器校准和测控系统研究?.?.四川大学四川大学