传感器静态标定

主讲教师：李慧中

1．学习YJD-1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。3．掌握用分析软件对静态装置静态特性的标定方法。

4．学习掌握电阻应变片的粘贴技术。

１．YJD-1型电阻应变仪２．计算机及分析软件３．电阻应变式传感器

电阻应变式传感器电桥YJD-1电阻应变仪加载装置

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。

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，所以测量装置的标定，是一项经常性，非常重要的工作。

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。

(一)粘贴应变片

1.惠斯登电桥挑选两个电阻值120Ω左右的电阻应

变片，阻值差小于0.5。

2.砂纸打磨等强度梁，去除污物，用酒精清洗。

3.用502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。）

4.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150MΩ。

5.焊接导线，并用胶带纸固定，在常温下，放置24

小时后，方可使用。

（二）仪器的操作使用方法：

1．联接电桥：将应变式传感器的应变片引出线分别接于A、B、C三点，并将接线柱旋紧，组成半桥单臂测量电路。2．调整灵敏系数盘K，使之与应变片的灵敏系数K相符。3．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。

4．检查微调，中调，粗调三个调节旋钮，是否都指在零位。5．经指导老师检查无误后，方可打开电源。

6．将选择开关旋到“予”上，调节“电阻平衡”，“电容平衡”两电位器，使指示电表的指针指与零位。然后将开关旋到“静”的位置，再调节“电阻平衡”使指针指于零位。在“予”、“静”反复调整几次后，此时电桥已予调平衡。

7．仔细观察三分钟，电表指针不应有漂移。8．进行加载，指针偏移零位，旋转“微调”旋钮使指针指回零位，记下此时“微调”旋钮读数。加载：100，200，300，400，500（g）记录读数。

9．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。

0100200300400500加载

卸载

（三）计算机演示实验

1.打开计算机。

2.双击桌面上的“快捷方式”。

3.进入“机械工程测试技术基础实验”点击“开

始”。

4.进入实验，点击实验一“应变式传感器的标

定”。

5.将实验记录的各数据分别填入，点击“作图”。

6.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。

7.绘出回程误差特性曲线，并确定其回程误差H。

8.确定本测力传感器的静态灵敏度S。

1．非线性度

（１）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。具体做法是：以定度曲线的首尾（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：

B

A

y

测量范围X A B

Y

线性误差计算如下：

式中L —相对线性误差

B —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%100⨯=A

B L f

（２）最小二乘法线性

最小二乘法拟合直线的拟合原则就是

为最小值。

为定度曲线和拟合直线第ｉ对应值之间的残差。最小二乘法拟合直线的方程为：式中Ｋ为拟合直线的斜率

ｂ为拟合直线与纵坐标的截距

∑=∆n i i 1

2i ∆b

Kx y +=

斜率Ｋ和截距ｂ可按下式计算

由方程Y=kX+b 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

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。

()∑∑∑∑∑--=

22i i i i i i x x n y x y x n K ()

∑∑∑∑∑∑--=2

22

i i i i

i i i x x n y x x y x n b %100⨯=A B L f

2.回程误差（H ）

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—输入曲线不重合的程度。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大距离h 或h 和A 之比的百分数表示。如下图：

h y

x

A

%100⨯=A

h H

3.灵敏度（S ）

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斜率就是其静态灵敏度。灵敏度可由下式求得：

S=注意：灵敏度有量纲，指每单位输入量所得输出量的大小。

）

输入量的变化量（）

输出量的变化量（x y ∆∆

1．实验名称

2．实验目的

3．实验系统框图

4．实验数据处理—电阻应变式测力传感器静态特性指标评定。

（1）非线性度

（2）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。

（3）绘出回程误差特征曲线,并确定其回程误差H。

（4）确定本测力传感器的静态灵敏度S。

5．心得体会及对实验的改进意见