工程测试技术—第3章6节电阻应变式传感器的标定ppt课件

1、 一、传感器标定检定、校准、定标的概念一、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？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。因而，传感器的标定是传这两个问题都要通过标定来解决。因而，传感器的标定是传感器应用的一个非常重要的环节。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）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用传感器测量一系列已知的被测量 Xi，

2、得到一系列相应的，得到一系列相应的输出信号值输出信号值 Yi，由此确定被测量与输出信号的对应关系。这个对，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应关系通常是用一个函数式标定曲线Y = f ( X ) 近似表达。近似表达。 2. 在应用传感器时，传感器测量某一未知被测量在应用传感器时，传感器测量某一未知被测量XC，得到一个，得到一个输出值输出值Y，则需要用，则需要用 XC= F( Y )（Y f ( X ) 的反函数），根据输出的反函数），根据输出值确定被测量。要利用标定曲线值确定被测量。要利用标定曲线 Y f ( X ) 确定确定XC= F ( Y )。 3

3、. 要对传感器的测量精度要对传感器的测量精度(测量误差给出一个定量的结论测量误差给出一个定量的结论例如例如0.5% F.S.)，作为该传感器在应用中测量精度的依据。，作为该传感器在应用中测量精度的依据。第六节第六节 电阻应变式传感器的标定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确定传感器的测量误差时，通过用标定时已知的被测量 Xi与与用用 XCFY推算出的被测量值推算出的被测量值 XCi进行比较，取其中差值最进行比较，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对测量误差值。值

4、。.%100minmaxmaxSFXXXXiiiiC 二、电阻应变式传感器的标定二、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。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输出特性函数 Vf (P)。 1施加力的方法施加力的方法 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

5、验机主要有三种类型：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小力值测力机砝码式测力机的最大量程为砝码式测力机的最大量程为05吨。吨。砝码式测力机的加载精度可达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中等力值测力机杠杆式测力机的杠杆比杠杆式测力机的杠杆比为为 1 : 20 。杠杆式测力机的最大量杠杆式测力机的最大量程为程为0100吨。吨。杠杆式测力机的加载精杠杆式测力机的加载精度可达度可达 0.03 %。 （3液压式测力机液压式测力机 一般用于大力值传感器的标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定，用比对式方式

6、确定所施加的力值。力值。基准传感器基准传感器标定传感器标定传感器液压缸液压缸 这种测力机的加载精度取决这种测力机的加载精度取决于所用的基准传感器的精度。于所用的基准传感器的精度。 2.标定的仪器和仪表标定的仪器和仪表 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。很高的精度。 （1直流稳压电源直流稳压电源 标定时用的直流稳压电标定时用的直流稳压电源应该保证输出电压稳定的源应该保证输出电压稳定的直流电源电源的波纹现象直流电源电源的波纹现象要非常小）。要非常小）。 （2高精度数字电压表高精度数字电压表 标定时最好使用标定时最好使

7、用 7 位位的数字电压表分辨力为的数字电压表分辨力为0.1V）。）。 3标定方式标定方式 （1全量程加载点不得少于全量程加载点不得少于5点；点； （2加载重复次数：加载重复次数：A、B级力传感器不得少于级力传感器不得少于5次；次； C、D级力传感器不得少于级力传感器不得少于3次。次。 三、标定数据处理三、标定数据处理 1.标定数据表标定数据表 某某2kg2kg称重传感器标定输出信号称重传感器标定输出信号 （mVmV）载荷载荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.2900.000第二

8、次第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000 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。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

9、确定输出特条直线来拟合。目前，传感器标定时通常采用端基法确定输出特性直线。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。端点连成一条直线，用这条直线来代表标定输出曲线。0VmVPPm端基法直线的方程端基法直线的方程 （Y = f ( X )） VK1PmmaPVK1式中式中 Pm最大标定载荷；最大标定载荷； Vma最大输出电压的平均值。最大输出电压的平均值。 根据端基法直线，可以确定传感根据端基法直线，可以确定传感器应用时的关系式（器应用时的关系式（ XC= F ( Y ) ）1

10、KVP 3. 标定结果结论）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：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 线性度一般用最大线性误差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：与满量程输出值的比值来表示：%100FSmyL线性度 最大线性误差最大线性误差 Lm通过通过观察标定数据的平均值与端基观察标定数据的平均值与端基法直线的最大偏差来确定。法直线的最大偏差来确定。载荷载荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.

11、2900.000第二次第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000平均值平均值0.0005.292710.58415.874321.16415.87410.5835.29030.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 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程中的 1.0 kg

12、 （加载时。因而，该传感器的线性度为（加载时。因而，该传感器的线性度为.%0095. 0%100164.21002. 0SF线性度 （2重复度重复度 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相互偏离的差值的最大值Rm与满量程输出值之比来表示。与满量程输出值之比来表示。重复度重复度yFS Rm100 输出量值相互偏离的差值的最大值输出量值相互偏离的差值的最大值Rm由标定数据表中确定。由标定数据表中确定。载荷载荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次第一次0.0005.29310.5831

13、5.87421.16315.87310.5825.2900.000第二次第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 （3回程误差滞后误差）回程误差滞后误差）式中式中 h = y20y10 加载与卸载的最大输出差值加载与卸载的最大输出差值 h 由标定数据表中确定。由标定数据表中确定。.%014. 0%100164.

14、21003. 0SF重复度回程误差100FSyh载荷载荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.2900.000第二次第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 （4输出灵敏度输出灵敏度VmVVmV/1

15、2. 210164.21）供桥电压（）满量程输出电压（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。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。.%014. 0%100164.21003. 0SF回程误差载荷载荷(kg)00.5 1.01.52.01.51.00.50第一次第一次0.0005.29310.58315.87421.16315.87310.5825.2900.000第二次第二次0.0005.29210.58415.87421.16415.87410.5835.2910.000第三次第三次0.0005.29310.58615.87521.16515.87510.5845.2900.000Vf(P)0.0005.29110.58215.87321.16415.87310.5825.2910.000 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程中的 1.0 kg （加载时。因而，该传感器的最大测量误差（加载时。因而，该传感器的最大测量误差为为.%019. 0%100164.21004. 0SF （5最大测量误差最大测量误差 该传感器的主要输出特性指标如下：该传感器的主要输出特性指标如下： 线性度