《传感器的标定》PPT课件

传感器原理与应用
第16章 传感器的标定
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第16章 传感器的标定
所谓传感器的标定，是指通过试验建立传感 器输出与输入之间的关系并确定不同使用条件下 的误差这样一个过程。
一般来说，对传感器进行标定时，必须以国 家和地方计量部门的有关检定规程为依据，选择 正确的标定条件和适当的仪器设备，并按照一定 的程序进行。
度就客观确定了。但标定结果可能因所用的标定
装置或标定数据处理方法不同而出现差异。一个
高精度的传感器，如果标定方法不当，则很可能
在实测中产生较大的误差；反之，一个精度不太
高的传感器，如果标定方法得当，反而可能在实
测中产生较小的误差。
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16.1 传感器标定的意义
提高标定设备、指示仪器的精度有助于提高 标定精度。按有关规定，标定设备、指示仪器的 精度都有最低要求。在此规定上，标定设备和指 示仪器的精度越高，标定的精度也越高。
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16.2 传感器的静态标定
16.2.1 16.2.2 16.2.3 16.2.4
静态标定的条件与仪器精度 静态标定的过程步骤 常用静态标定装置 传感器静态标定举例
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16.2.1 静态标定的条件与仪器精度
1.传感器静态标定的条件 静态标定是在静态标准条件下进行的。静态
标准条件是指无加速度、振动与冲击(除非这些 参数本身就是被测物理量)，环境温度一般为室 温(20±5 ℃)，相对湿度不大于85 %，大气压力 为101.32±7.999 kPa。
√ 16.2.1 静态标定的条件与仪器精度 16.2.2 静态标定的过程步骤 16.2.3 常用静态标定装置 16.2.4 传感器静态标定举例
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16.2.2 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 ①将传感器全量程(测量范围)分成若干等间 距点。 ②根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐 一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值对 应的输出值。 ③将输入值由大到小一点一点地减下来，同 时记录与各输入值对应的输出值。
数据处理的方法很多，不同方法精度不同，
因此，提高对标定数据处理的精度也很重要。
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16.1 传感器标定的意义
还应注意减小环境变化引起的误差。传感器
一般由制造厂在实验室内按规定条件进行标定。
但在实验室内不可能模拟各种使用状态。使用状
态改变引起测试数据变化时，将会给测量带来明
显的误差。为此，设计传感器时就应考虑这一因
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16.2.1 静态标定的条件与仪器精度
2.标准器具精度的选择 为保证标定精度，必须选择与被标定传感器
精度要求相适应的一定等级的标准器具(一般所 用测量仪器和设备的精度至少要比被标定传感器 的精度高一个量级)，它应符合国家计量量值传 递的规定，或经计量部门检定合格。
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16.2 传感器的静态标定
素的影响。某些环境条件对传感器输出的影响不
可消除时，可在特定条件下标定，并给出在不同
条件下标定值的修正系数或修正公式。若能在测
量现场进行标定，则效果更好。
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第16章 传感器的标定
√ 16.1 传感器标定的意义 16.2 传感器的静态标定 16.3 用实验确定传感器的动态参数 16.4 传感器的动态标定
(2)对新研制的传感器，须进行标定试验， 才能用标定数据进行量值传递，而标定数据又可 作为改进传感器设计的重要依据。
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16.1 传感器标定的意义
(3)传感器使用、存储一段时间后，也必须对 其主要技术指标进行复测，称为校准(校准和标定 本质上是一样的)，以确保其性能指标达到要求。
(4)对出现故障的传感器，若经修理还可继续 使用，修理后也必须再次进行标定试验，因为它 的某些指标可能发生了变化。
标准传 待标定 输出量 感器 传感器 显示
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输出量 测量
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16.1 传感器标定的意义
(2)根据标定的内容分类 ①静态标定。确定传感器的静态指标，主要 有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 ②动态标定。确定传感器的动态指标，主要 有时间常数、谐振频率和阻尼比等。 有时根据需要也对非测量方向(因素)的灵敏 度、温度响应、环境影响等进行标定。
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16.1 传感器标定的意义
③物理、几何参数的测试包括：重量、极性、 电缆特性、接插件型号、安装螺纹、外形尺寸、 结构形式等。
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16.1 传感器标定的意义
对传感器进行标定的目的是，依据试验数据
确定传感器的各项性能指标，亦即确定传感器的
测量精度。传感器制造出来之后，自身的测量精
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第16章 传感器的标定
16.1 传感器标定的意义 16.2 传感器的静态标定 16.3 用实验确定传感器的动态参数 16.4 传感器的动态标定
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16.1 传感器标定的意义
1.传感器标定的意义 (1)是设计、制造和使用传感器的一个重要
环节。任何传感器制造、装配完毕，都必须对设 计指标进行标定试验，以保证量值的准确传递。
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16.1 传感器标定的意义
3.传感器标定的分类 (1)根据标定时所用的设备进行分类 ①绝对标定法。被测量是由高精度的设备产生
并测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。 ②相对标定法或比对标定法。被测量是用根据
绝对标定法标定好的标准传感器来测量的。特点： 简单易行，但标定精度较低。
标定 装置
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16.1 传感器标定的意义
万能拉力试验机如图所示。
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16.1 传感器标定的意义
2.传感器标定的基本方法 将已知的被测量作为待标定传感器的输入，
同时用输出量测量环节将待标定传感器的输出信 号测量并显示出来(待标定传感器本身包括后续测 量电路和显示部分时，标定系统也可不要输出量 测量环节)；对所获得的传感器输入量和输出量进 行处理和比较，从而得到一系列表征两者对应关 系的标定曲线，进而得到传感器的性能指标。
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16.1 传感器标定的意义
以压电加速度传感器为例 ①工作特性标定项目包括：参考灵敏度、 幅频响应、相频响应、安装谐振频率、幅值线 性度、年稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。 ②环境特性标定项目包括：温度响应、 瞬变温度灵敏度、气密性、基座主应变灵敏度、 声灵敏度、磁灵敏度、安装力矩灵敏度、极限 加速度等。