《压力传感器的静态标定实验》指导书

《自动检测技术》实验指导书

北京交通大学机电学院测控系

2006年9月

实验一压力传感器的静态标定实验

一、实验目的要求

1、了解压力传感器静态标定的原理；

2、掌握压力传感器静态标定的方法；

3、确定压力传感器静态特性的参数。

二、实验基本原理

传感器的标定，就是通过实验建立传感器输入量和输出量之间的关系，同时也确定出不同使用条件下的误差关系。压力传感器的静态标定，主要指通过一系列的标定曲线得到其静态特性指标：非线性、迟滞、重复性和精度等。

三、实验系统

1、系统连接

2、实验设备

活塞式压力计（型号：YS/YU-600型）、标准压力表（精度：0.4级，量程：0~10MPa）、被标定的压力传感器（型号：AF1800，量程：0~10MPa）、数字万用表、标准砝码、工作液体（蓖麻油）。

3、活塞式压力计结构原理

测量活塞以及砝码的重力与螺旋压力发生器共同作用于密闭系统内的工作液体，当系统内工作液体的压力与此重力相平衡时，测量活塞1将被顶起而稳定在活塞筒3内的任一平衡位置上。这时有压力平衡关系：

g m m A

p )(1

0+=

式中：p 为系统内的工作液体压力；m 与m 0分别为活塞与砝码的质量；g 为重力加速度；A 为测量活塞的有效面积。对于一定的活塞压力计，A 为常数。

在承重托盘上换不同的砝码，由螺旋压力发生器推动工作活塞，工作液体就可处于不同的平衡压力下，因此可以方便而准确地由平衡时所加的砝码和活塞本身的质量得到压力p 的数值。此压力可以作为标准压力，用以校验压力表。如果把被校压力表6上的示值与这一准确的压力p 相比较，便可知道被校压力表的误差大小。也可以关闭a 阀，在b 阀上部接入标准压力表，由压力发生器改变工作液压力，比较被校表和标准表上的示值进行校准。同样，将被校压力表换成压力传感器，就可以通过比较压力传感器测量的压力值和标准表上的示值进行校准，对压力传感器进行静态标定。

4、扩散硅压力传感器

扩散硅压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P 型或N 型电阻条，接成电桥。在压力作用下，根据半导体的压阻效应，基片产生压力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，把这一变化引入测量电路。则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。

四、实验方法和要求

1、根据实验设备设计实验电路连线图，装配、检查各种仪器、传感器及压

力表。

2、检查实验电路及油路。

3、加载、卸载，注意数据变化，并记录。

压力表加载、卸载实验记录

压力传感器加载、卸载实验记录

4、分析、计算、处理实验数据，作出压力传感器的静态特性图，非线性、

迟滞、重复性。

5、用方和根法计算系统误差。

五、实验注意事项

1、每次加砝码时注意一定要放稳；

2、在正行程测量时，当压力由5MP增加到6MP需要更换大砝码时，一定

要将工作液体的压力值降低到1MP以下后才能进行更换操作；同样在

反行程测量时，压力由6MP降低到5MP需要更换小砝码时，也一定要

将工作液体的压力降低到1MP以下后才能进行更换操作。

3、实验数据应记录清楚、准确；

4、加减压操作时，注意正反行程的含义，不能反复进行调节。

实验二力矩检测实验

一、实验目的：1、掌握测力传感器的工作原理。

2、掌握力矩检测系统设计方法。

3、掌握数据采集及处理方法。

二、基本原理：通过应用应变式力传感器进行力矩参量的检测，采用电桥电路及

放大器电路将力参量转换为电压量，通过单片机对该电压量进行采集，并进行数据处理及工程量变换，最终得到力矩值。

三、实验设备：

1.力传感器实验模板。

2.测力传感器。

3.砝码（每枚50克，共10枚）。

4.单片机开发系统及用户应用板。

5.放大器芯片等电子元件。

6.标准±12V稳压电源。

7.PC机。

四、实验方法和要求：

1.根据实验设备设计实验电路、绘制连线图，并完成单片机数据采集系统

的设计及线路连接。

2.检查实验电路。

3.合上开关，进行力的检测，乘以力臂值，得到力矩值，对应各个力矩点，

测量输出电压,并利用LM324集成芯片调整输出电压幅值。

4.通过单片机进行数据采集，在实验中，给出连续变化的力矩参量，使系

统进行连续的力矩参量的检测并进行数据记录。

5.分析、计算、处理实验数据，采用相应的数据处理方法以减小随机误差

及系统误差。

6.进行工程量变换，在用户板的数码管上显示力矩值。

选作：

通过串行口进行单片机和PC机的数据通讯，采用高级语言编程作出显

示界面，以数据值的形式或图形图表的形式显示力矩参