传感器静态标定.ppt

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1、主讲教师：李慧中主讲教师：李慧中1学习学习YJD-1型电阻应变仪的使用方法。型电阻应变仪的使用方法。2学习测量装置静态特性的标定方法。学习测量装置静态特性的标定方法。3掌握用分析软件对静态装置静态特性的标掌握用分析软件对静态装置静态特性的标定方法。定方法。4学习掌握电阻应变片的粘贴技术学习掌握电阻应变片的粘贴技术。YJD-1型电阻应变仪型电阻应变仪计算机及分析软件计算机及分析软件电阻应变式传感器电阻应变式传感器电阻应变式传感器电阻应变式传感器电阻应变式传感器电阻应变式传感器电桥电桥电桥电桥YJD-1YJD-1电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪加载装置加载装置加载装置加载装置 新设计制造的

2、传感器，需要对其参数和性能新设计制造的传感器，需要对其参数和性能新设计制造的传感器，需要对其参数和性能新设计制造的传感器，需要对其参数和性能进行标定，以便检查是否符合设计要求。进行标定，以便检查是否符合设计要求。进行标定，以便检查是否符合设计要求。进行标定，以便检查是否符合设计要求。另外，随着时间和周围环境的变化，使用中另外，随着时间和周围环境的变化，使用中另外，随着时间和周围环境的变化，使用中另外，随着时间和周围环境的变化，使用中传感器的参数也会有变化，也需要进行定期校准，传感器的参数也会有变化，也需要进行定期校准，传感器的参数也会有变化，也需要进行定期校准，传感器的参数也会有变化，也需要进

3、行定期校准，所以测量装置的标定，是一项经常性，非常重要所以测量装置的标定，是一项经常性，非常重要所以测量装置的标定，是一项经常性，非常重要所以测量装置的标定，是一项经常性，非常重要的工作。的工作。的工作。的工作。电阻应变式测力传感器的静态标定，就是在电阻应变式测力传感器的静态标定，就是在电阻应变式测力传感器的静态标定，就是在电阻应变式测力传感器的静态标定，就是在静态下，通过加载装置对传感器施加载荷，同时静态下，通过加载装置对传感器施加载荷，同时静态下，通过加载装置对传感器施加载荷，同时静态下，通过加载装置对传感器施加载荷，同时由应变仪读取输出，而获取传感器的静态特性参由应变仪读取输出，而获取传

4、感器的静态特性参由应变仪读取输出，而获取传感器的静态特性参由应变仪读取输出，而获取传感器的静态特性参数如灵敏度，非线性度，回程误差等。数如灵敏度，非线性度，回程误差等。数如灵敏度，非线性度，回程误差等。数如灵敏度，非线性度，回程误差等。(一一一一)粘贴应变片粘贴应变片粘贴应变片粘贴应变片1.1.惠斯登电桥挑选两个电阻值惠斯登电桥挑选两个电阻值惠斯登电桥挑选两个电阻值惠斯登电桥挑选两个电阻值120120左右的电阻应左右的电阻应左右的电阻应左右的电阻应变片，阻值差小于变片，阻值差小于变片，阻值差小于变片，阻值差小于0.50.5。2.2.砂纸打磨等强度梁，去除污物，用酒精清洗。砂纸打磨等强度梁，去除

5、污物，用酒精清洗。砂纸打磨等强度梁，去除污物，用酒精清洗。砂纸打磨等强度梁，去除污物，用酒精清洗。3.3.用用用用502502胶水粘贴电阻应变片。（一片粘在受力的胶水粘贴电阻应变片。（一片粘在受力的胶水粘贴电阻应变片。（一片粘在受力的胶水粘贴电阻应变片。（一片粘在受力的位置，一片粘在不受力的位置。）位置，一片粘在不受力的位置。）位置，一片粘在不受力的位置。）位置，一片粘在不受力的位置。）4.4.用万用表检查有无短路、断路，引线与等强度梁用万用表检查有无短路、断路，引线与等强度梁用万用表检查有无短路、断路，引线与等强度梁用万用表检查有无短路、断路，引线与等强度梁间的绝缘电阻应大于间的绝缘电阻应大

6、于间的绝缘电阻应大于间的绝缘电阻应大于150M150M。5.5.焊接导线，并用胶带纸固定，在常温下，放置焊接导线，并用胶带纸固定，在常温下，放置焊接导线，并用胶带纸固定，在常温下，放置焊接导线，并用胶带纸固定，在常温下，放置2424小时后，方可使用。小时后，方可使用。小时后，方可使用。小时后，方可使用。（二）仪器的操作使用方法：（二）仪器的操作使用方法：（二）仪器的操作使用方法：（二）仪器的操作使用方法：1 1联接电桥：将应变式传感器的应变片引出线分别接于联接电桥：将应变式传感器的应变片引出线分别接于联接电桥：将应变式传感器的应变片引出线分别接于联接电桥：将应变式传感器的应变片引出线分别接于A

7、A、BB、C C三点，并将接线柱旋紧，组成半桥单臂测量电路。三点，并将接线柱旋紧，组成半桥单臂测量电路。三点，并将接线柱旋紧，组成半桥单臂测量电路。三点，并将接线柱旋紧，组成半桥单臂测量电路。2 2调整灵敏系数盘调整灵敏系数盘调整灵敏系数盘调整灵敏系数盘KK，使之与应变片的灵敏系数，使之与应变片的灵敏系数，使之与应变片的灵敏系数，使之与应变片的灵敏系数KK相符。相符。相符。相符。3 3检查指示器指针是否准确的停止在机械零位，否则必须检查指示器指针是否准确的停止在机械零位，否则必须检查指示器指针是否准确的停止在机械零位，否则必须检查指示器指针是否准确的停止在机械零位，否则必须校正后方可工作。校正

8、后方可工作。校正后方可工作。校正后方可工作。4 4检查微调，中调，粗调三个调节旋钮，是否都指在零位。检查微调，中调，粗调三个调节旋钮，是否都指在零位。检查微调，中调，粗调三个调节旋钮，是否都指在零位。检查微调，中调，粗调三个调节旋钮，是否都指在零位。5 5经指导老师检查无误后，方可打开电源。经指导老师检查无误后，方可打开电源。经指导老师检查无误后，方可打开电源。经指导老师检查无误后，方可打开电源。6 6将选择开关旋到将选择开关旋到将选择开关旋到将选择开关旋到“予予予予”上，调节上，调节上，调节上，调节“电阻平衡电阻平衡电阻平衡电阻平衡”，“电容电容电容电容平衡平衡平衡平衡”两电位器，使指示电表

9、的指针指与零位。然后将开两电位器，使指示电表的指针指与零位。然后将开两电位器，使指示电表的指针指与零位。然后将开两电位器，使指示电表的指针指与零位。然后将开关旋到关旋到关旋到关旋到“静静静静”的位置，再调节的位置，再调节的位置，再调节的位置，再调节“电阻平衡电阻平衡电阻平衡电阻平衡”使指针指于零使指针指于零使指针指于零使指针指于零位。在位。在位。在位。在“予予予予”、“静静静静”反复调整几次后，此时电桥已予调反复调整几次后，此时电桥已予调反复调整几次后，此时电桥已予调反复调整几次后，此时电桥已予调平衡。平衡。平衡。平衡。7 7仔细观察三分钟，电表指针不应有漂移。仔细观察三分钟，电表指针不应有漂

10、移。仔细观察三分钟，电表指针不应有漂移。仔细观察三分钟，电表指针不应有漂移。8 8进行加载，指针偏移零位，旋转进行加载，指针偏移零位，旋转进行加载，指针偏移零位，旋转进行加载，指针偏移零位，旋转“微调微调微调微调”旋钮旋钮旋钮旋钮使指针指回零位，记下此时使指针指回零位，记下此时使指针指回零位，记下此时使指针指回零位，记下此时“微调微调微调微调”旋钮读数。旋钮读数。旋钮读数。旋钮读数。加载：加载：加载：加载：100100，200200，300300，400400，500500（g g）记录读数。记录读数。记录读数。记录读数。9 9依次卸载并记录读数。注意卸载至零载荷时，依次卸载并记录读数。注意卸

11、载至零载荷时，依次卸载并记录读数。注意卸载至零载荷时，依次卸载并记录读数。注意卸载至零载荷时，不要忘记将微调旋钮读数记录下来。不要忘记将微调旋钮读数记录下来。不要忘记将微调旋钮读数记录下来。不要忘记将微调旋钮读数记录下来。0100200300400500加载加载加载加载卸载卸载卸载卸载（三）计算机演示实验（三）计算机演示实验（三）计算机演示实验（三）计算机演示实验1.1.打开计算机。打开计算机。打开计算机。打开计算机。2.2.双击桌面上的双击桌面上的双击桌面上的双击桌面上的“快捷方式快捷方式快捷方式快捷方式”。3.3.进入进入进入进入“机械工程测试技术基础实验机械工程测试技术基础实验机械工程测

12、试技术基础实验机械工程测试技术基础实验”点击点击点击点击“开开开开始始始始”。4.4.进入实验，点击实验一进入实验，点击实验一进入实验，点击实验一进入实验，点击实验一“应变式传感器的标定应变式传感器的标定应变式传感器的标定应变式传感器的标定 ”。5.5.将实验记录的各数据分别填入，点击将实验记录的各数据分别填入，点击将实验记录的各数据分别填入，点击将实验记录的各数据分别填入，点击“作图作图作图作图”。6.6.按端点线性、按端点线性、按端点线性、按端点线性、最小二乘法二种方法做出拟合直最小二乘法二种方法做出拟合直最小二乘法二种方法做出拟合直最小二乘法二种方法做出拟合直线，求出线性误差。线，求出线

13、性误差。线，求出线性误差。线，求出线性误差。7.7.绘出回程误差特性曲线，并确定其回程误差绘出回程误差特性曲线，并确定其回程误差绘出回程误差特性曲线，并确定其回程误差绘出回程误差特性曲线，并确定其回程误差HH。8.8.确定本测力传感器的静态灵敏度确定本测力传感器的静态灵敏度确定本测力传感器的静态灵敏度确定本测力传感器的静态灵敏度S S。1 1非线性度非线性度非线性度非线性度（）端点线性（）端点线性（）端点线性（）端点线性 端点线性是生产中选择拟合直线的一种简便方法。具体端点线性是生产中选择拟合直线的一种简便方法。具体端点线性是生产中选择拟合直线的一种简便方法。具体端点线性是生产中选择拟合直线的

14、一种简便方法。具体做法是：以定度曲线的首做法是：以定度曲线的首做法是：以定度曲线的首做法是：以定度曲线的首 尾尾尾尾（即额定最小和最大值）相连的直线作为所选择的拟合直（即额定最小和最大值）相连的直线作为所选择的拟合直（即额定最小和最大值）相连的直线作为所选择的拟合直（即额定最小和最大值）相连的直线作为所选择的拟合直线。如下图：线。如下图：线。如下图：线。如下图：BAy测量范围XABY 线性误差计算如下：线性误差计算如下：式中式中 L相对线性误差相对线性误差 B距拟合直线最大偏差的绝对值距拟合直线最大偏差的绝对值 A输入为最大值时的输出值输入为最大值时的输出值（）最小二乘法线性（）最小二乘法线性

15、 最小二乘法拟合直线的拟合原则就是最小二乘法拟合直线的拟合原则就是 为最小值。为最小值。为定度曲线和拟合直线第为定度曲线和拟合直线第对应值之间的残差。最小二乘法拟合直对应值之间的残差。最小二乘法拟合直线的方程为：线的方程为：式中式中 为拟合直线的斜率为拟合直线的斜率 为拟合直线与纵坐标的截距为拟合直线与纵坐标的截距 斜率和截距可按下式计算斜率和截距可按下式计算斜率和截距可按下式计算斜率和截距可按下式计算 由方程由方程由方程由方程 Y=kX+b Y=kX+b做出拟合直线，此直线为做出拟合直线，此直线为做出拟合直线，此直线为做出拟合直线，此直线为最佳拟合直线，于是可求出线性误差最佳拟合直线，于是可

16、求出线性误差最佳拟合直线，于是可求出线性误差最佳拟合直线，于是可求出线性误差 用最小二乘法求得的拟合直线的拟合精度最用最小二乘法求得的拟合直线的拟合精度最用最小二乘法求得的拟合直线的拟合精度最用最小二乘法求得的拟合直线的拟合精度最高，但计算比较繁琐。高，但计算比较繁琐。高，但计算比较繁琐。高，但计算比较繁琐。2.回程误差（回程误差（H）回程误差也叫滞后或差变。它表明测试回程误差也叫滞后或差变。它表明测试系统在正、反行程期间输出系统在正、反行程期间输出输入曲线不输入曲线不重合的程度。回程误差的大小一般由试验重合的程度。回程误差的大小一般由试验确定。其值以正反行程时定度曲线间地最确定。其值以正反行

17、程时定度曲线间地最大距离大距离h或或h和和A之比的百分数表示。如下之比的百分数表示。如下图：图：hyxA3.灵敏度（灵敏度（S）灵敏度表示输出变化量与输入变化量之灵敏度表示输出变化量与输入变化量之比。线性测量装置定标曲线的拟合直线的比。线性测量装置定标曲线的拟合直线的斜率就是其静态灵敏度。灵敏度可由下式斜率就是其静态灵敏度。灵敏度可由下式求得：求得：S=注意：灵敏度有量纲，指每单位输入量所注意：灵敏度有量纲，指每单位输入量所得输出量的大小。得输出量的大小。1 1实验名称实验名称实验名称实验名称2 2实验目的实验目的实验目的实验目的3 3实验系统框图实验系统框图实验系统框图实验系统框图4 4实验

18、数据处理实验数据处理实验数据处理实验数据处理电阻应变式测力传感器静态特性指标评电阻应变式测力传感器静态特性指标评电阻应变式测力传感器静态特性指标评电阻应变式测力传感器静态特性指标评定。定。定。定。（1 1）非线性度）非线性度）非线性度）非线性度（2 2）按端点线性、最小二乘法二种方法做出拟合直线、求）按端点线性、最小二乘法二种方法做出拟合直线、求）按端点线性、最小二乘法二种方法做出拟合直线、求）按端点线性、最小二乘法二种方法做出拟合直线、求出线性误差。出线性误差。出线性误差。出线性误差。（3 3）绘出回程误差特征曲线）绘出回程误差特征曲线）绘出回程误差特征曲线）绘出回程误差特征曲线,并确定其回程误差并确定其回程误差并确定其回程误差并确定其回程误差HH。（4 4）确定本测力传感器的静态灵敏度）确定本测力传感器的静态灵敏度）确定本测力传感器的静态灵敏度）确定本测力传感器的静态灵敏度S S。5 5心得体会及对实验的改进意见心得体会及对实验的改进意见心得体会及对实验的改进意见心得体会及对实验的改进意见