工程测试技术—第3章6节电阻应变式传感器的标定.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、传感器标定（检定、校准、定标）的概念,当用,传感器,测得一个信号,时，这个信号究竟代表,被测量是多大,？这个测量结果可能,存在多大的误差,？,这两个问题都要通过,标定,来解决。因此，传感器的标定是传感器应用的一个,非常重要,的环节。,在工程应用中，整个,标定,过程要做,三件事情：,（重要概念）,1.,用传感器测量一系列,已知的被测量,X,i,，,得到一系列相应的,输出信号值,Y,i,，,由此确定被测量与输出信号的对应关系。这个对应关系通常是用一个函数式（,标定曲线,）,Y=f (X),近似表达。,2.,在应用传感器时，传感器测量某一,未知被测量,X,C,，,得到一个,输出值,Y,，,则需要用,X,C,=F(Y),（,Y,f(X),的反函数），根据输出值确定被测量。,要利用标定曲线,Y,f(X),确定,X,C,=F(Y ),。,3.,要对传感器的,测量精度,(,测量误差）给出一个定量的,结论,（例如,0.5%F.S.),，,作为该传感器在应用中,测量精度,的依据。,第六节 电阻应变式传感器的标定,确定传感器的测量误差时，通过用标定时,已知的被测量,X,i,与用,X,C,F,（,Y,）,推算出的,被测量值,X,Ci,进行比较，取其中差值最大者，与标定中被测量的,测量范围,相比，得到传感器的,最大相对）测量误差,值。,二、电阻应变式传感器的标定,电阻应变式传感器的标定通过某种方式向传感器施加一系列已知的力，传感器输出一系列的电压信号。,测量传感器输出的电压信号，经过数据处理，确定该传感器的输出特性函数,V,f(P),。,1,施加力的方法,对力传感器的标定一般在专门的实验室进行，通常用,测力（试验）机,对力传感器施加力。测力（试验）机主要有三种类型：,（,1,）砝码式（小力值）测力机,砝码式测力机的最大量程为,0,5,吨,。,砝码式测力机的加载精度可达,0.005%,。,（,2,）杠杆式（中等力值）测力机,杠杆式测力机的杠杆比为,1:20,。,杠杆式测力机的最大量程为,0,100,吨,杠杆式测力机的加载精度可达,0.03%,。,（,3,）液压式测力机,一般用于大力值传感器的标定，用,比对式,方式确定所施加的力值。,基准传感器,标定传感器,液压缸,这种测力机的加载精度取决于所用的,基准传感器的精度,。,2.,标定的仪器和仪表,为了保证标定的准确性，标定所用的仪器和仪表都应该具有很高的精度。,（,1,）直流稳压电源,标定时用的直流稳压电源应该保证输出电压稳定的直流电源（电源的,波纹现象,要非常小）。,（,2,）高精度数字电压表,标定时最好使用,7,位的数字电压表（分辨力为,0.1,V,）。,3,标定方式,（,1,）全量程,加载点,不得少于,5,点；,（,2,）加载,重复次数A,、,B,级力传感器不得少于,5,次；,C,、,D,级力传感器不得少于,3,次。,三、标定数据处理,1.,标定数据表,某,2kg,称重传感器标定输出信号 （,mV,）,载荷,(kg),0,0.5,1.0,1.5,2.0,1.5,1.0,0.5,0,第一次,0.000,5.293,10.583,15.874,21.163,15.873,10.582,5.290,0.000,第二次,0.000,5.292,10.584,15.874,21.164,15.874,10.583,5.291,0.000,第三次,0.000,5.293,10.586,15.875,21.165,15.875,10584,5.290,0.000,根据标定过程中记录的数据，整理得到标定数据表。表格的,格式设计,很重要，要,便于,以后的,数据处理,。,2.,确定标定输出拟合直线,对于电阻应变式传感器来说，一般对标定,输出特性曲线,用一条,直线,来拟合。目前，传感器标定时通常采用,端基法,确定输出特性直线。,端基法,确定传感器输出特性直线，是用标定输出曲线的,两个端点,连成一条直线，用这条直线来代表标定输出曲线。,0,V,m,V,P,P,m,端基法,直线,的,方程,（,Y=f (X),）,V,K,1,P,式中,P,m,最大标定载荷；,V,ma,最大输出电压的平均值。,根据端基法直线，可以确定传感器,应用,时的关系式（,X,C,=F(Y ),）,3.,标定结果,（结论）,对电阻应变式传感器标定的结果，一般至少要给出,五个,结论：,（,1,）线性度,线性度一般用,最大线性误差,与,满量程输出值,的,比值,来表示：,最大线性误差,L,m,通过观察标定数据的,平均值,与,端基法直线,的最大偏差来确定。,载荷,(kg),0,0.5,1.0,1.5,2.0,1.5,1.0,0.5,0,第一次,0.000,5.293,10.583,15.874,21.163,15.873,10.582,5.290,0.000,第二次,0.000,5.292,10.584,15.874,21.164,15.874,10.5835.291,0.000,第三次,0.000,5.293,10.586,15.875,21.165,15.875,10.584,5.290,0.000,平均值,0.000,5.2927,10.584,15.8743,21.164,15.874,10.583,5.2903,0.000,Vf(P),0.000,5.291,10.582,15.873,21.164,15.873,10.582,5.291,0.000,由表中的数据可以看出，最大线性误差出现在,第三次加载,过程中的,1.0 kg,（,加载）时。因此，该传感器的,线性度,为,（,2,）重复度,重复度,用同一被测量值所对应的多次测量得到一组输出量值相互偏离的,差值的最大值,R,m,与,满量程输出值,之比来表示,。,重复度,y,FS,R,m,100,输出量值相互偏离的,差值的最大值,R,m,由标定数据表中确定。,载荷,(kg),0,0.5,1.0,1.5,2.0,1.5,1.0,0.5,0,第一次,0.000,5.293,10.583,15.874,21.163,15.873,10.582,5.290,0.000,第二次,0.000,5.292,10.584,15.874,21.164,15.874,10.583,5.291,0.000,第三次,0.000,5.293,10.586,15.875,21.165,15.875,10.584,5.290,0.000,Vf(P),0.000,5.291,10.582,15.873,21.164,15.873,10.582,5.291,0.000,（,3,）回程误差（滞后误差）,式中,h=,y,20,y,10,加载,与,卸载,的最大,输出差值,h,由标定数据表中确定。,载荷,(kg),0,0.5,1.0,1.5,2.0,1.5,1.0,0.5,0,第一次,0.000,5.293,10.583,15.874,21.163,15.873,10.582,5.290,0.000,第二次,0.000,5.292,10.584,15.874,21.164,15.874,10.583,5.291,0.000,第三次,0.000,5.293,10.586,15.875,21.165,15.875,10.584,5.290,0.000,Vf(P),0.000,5.291,10.582,15.873,21.164,15.873,10.582,5.291,0.000,（,4,）输出灵敏度,输出灵敏度,用于,供桥电压,与标定时,有差别,或,六线制,补偿情况。,载荷,(kg),0,0.5,1.0,1.5,2.0,1.5,1.0,0.5,0,第一次,0.000,5.293,10.583,15.874,21.163,15.873,10.582,5.290,0.000,第二次,0.000,5.292,10.584,15.874,21.164,15.874,10.583,5.291,0.000,第三次,0.000,5.293,10.586,15.875,21.165,15.875,10.584,5.290,0.000,Vf(P),0.000,5.291,10.582,15.873,21.164,15.873,10.582,5.291,0.000,由表中的数据可以看出，最大测量误差出现在,第三次加载,过程中的,1.0 kg,（,加载）时。因此，该传感器的,最大测量误差,为,（,5,）最大测量误差,该传感器的主要,输出特性指标,如下：,线性度,0.,0095,%F.S.,重复度,0.014%F.S.,（,最为重要！）,回程误差,0.014%F.S.,最大测量误差,0.019%,F.S.,（,很重要！）,输出灵敏度,2.12 mV/V,对传感器进行标定以后，需要给出,标定结果报告,，其中至少包括：,传感器标定数据表,传感器主要输出特性,标定时所用仪表的情况,