实验一 静态压力校准实验

1、实验一 静态压力校准实验一.实验目的 学习压力仪表静态校准方法二.实验内容 使用活塞压力计校准弹簧管压力计三.实验设备 1、YU-60活塞压力计2、标准表3、弹簧压力计四.实验原理一.压力仪表的静态校准方法 压力检测仪表的静态校准在静态标准条件下（温度20±5，湿度80%，大气压力为760±80mmHg，且无振动冲击的环境）进行，采用一定标准等级的校准装置，对仪表重复进行不少于三次的全量程逐级加载和卸载测试，并将仪表输出量与输入的标准量做比较，获得各次校准数据或曲线。一般在被校表的测量范围内，均匀的选择至少5个以上的校验点，其中包括量程起始点和终点。 静态校准方法有标准压力

2、法与标准表法两种。标准压力法是将被校表的示值与标准压力值比较，主要用于校验0.25级以上的精密压力表，亦可用于校验各种工业用压力表。标准压力法校准进度高，但比较费力、费时。标准表法则是在相同压力条件下将被校表与标准表的示值进行比较，标准表的允许绝对误差应小于被校表允许绝对误差的1/31/5，这样可忽略标准表的误差，将其示值作为真实压力。标准表校验法比较快捷方便，所以实验校验中应用较多。二.校准数据处理方法即压力仪表静态特性的计算1.测量范围 每个用于测量的检测仪表都有其确定的测量范围，它是检测仪表按规定的精度对被测变量进行测量的允许的范围。测量范围的最小值和最大值分别为测量上限和测量上限，简称

3、下限和上限。量程可以用来表示其测量范围的大小，用其测量上限值与下限值的代数差来表示，即 量程=|测量上限值-测量下限值|2.精度等级 工业检测仪表系统常以最大引用误差最为判断精度等级的尺度。3.灵敏度 灵敏度是指测量系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比，即 对线性测量系统来说，灵敏度为 亦即线性测量系统的灵敏度是常数，可由静态特性曲线（直线）的斜率来求得，如图1-1（a）所示。式中，my、mx为y轴和x轴的比例尺，为相应点切线与x轴间的夹角。非线性测量系统的灵敏度是变化的，如图1-1（b）所示。图1-1灵敏度的量纲是输出量的量纲和输入量的量纲之比。4.线性度 线性度通常也称为非线性

4、度。理想的测量系统，其静态特性曲线是一条直线。但实际测量系统的输入与输出曲线并不是一条理想的直线。线性度就是反映测量系统实际输出、输入关系曲线与据此拟合的理想直线偏离程度。通常用最大非线性引用误差来表示。即式中，为线性度；为校准曲线与拟合直线之间的最大偏差；为以拟合直线方程计算得到的满量程输出值。由于最大偏差是以拟合直线为基准计算的，因此拟合直线确定的方法不同，则不同测量系统线性度也不同。所以，在表示线性度时应注意要同时说明具体采用的拟合方法。选择拟合直线，通常以全量程多数测量点的非线性误差都相对较小的为佳。常用的拟合直线方法有理论直线法、端基线法 和最小二乘法等，与之相对应的即是理论线性度、

5、端基线性度和最小二乘法线性度等。实际工程中多采用理论线性度和最小二乘法线性度。5.迟滞迟滞，又称滞环，它说明传感器或检测系统的正向（输入量增大）和反向（输入量减少）输入时输出特性的不一致程度，亦即对应于同一大小的输入信号，传感器或检测系统在正、反行程时的输出信号的数值不相等，见图1-2所示。图2.迟滞性迟滞误差通常用最大迟滞引用误差来表示，即式中，为最大迟滞引用误差；为（输入量相同时）正反行程输出之间的最大绝对偏差；为测量系统满量程值。在多次重复测量时，应以正反程输出量平均值间的最大迟滞差值来计算。迟滞误差通常是由于弹性元件、磁性元件以及摩擦、间隙等原因所引起的，一般需通过具体实测才能确定。6

6、.重复性 重复性表示检测系统或传感器在输入量按同一方向（同为正行程或同为反行程）作全量程连续多次变动时所得特性曲线的不一致程度，如图1-3所示。图1-3 检测系统重复性示意图特性曲线一致性好，重复性就好，误差也小。重复性误差是属于随机误差性质的，测量数据的离散程度是与随机误差的精密度相关的，因此 应该根据标准偏差来计算重复性指标。重复性误差可按下式计算：式中，为重复性误差，Z为置信系数，对正态分布，当Z取2时，置信概率为95%，Z取3时，概率为99.73%；对测量点和样本数较少时，可按t分布表选取所需置信概率所对应的置信系数。为正、反向各测量点标准偏差的最大值；为测量系统满量程值。7.分辨力能

7、引起输出量发生变化时输入量的最小变化量称为检测系统的分辨力。例如，线绕电位器的电刷在同一匝导线上滑动时，其输出电阻值不发生变化，因此能引起线绕电位器输出电阻值发生变化的（电刷）最小位移为电位器所用的导线直径，导线直径越细，其分辨力就愈高。许多测量系统在全量程范围内各测 量点的分辨力并不相同，为统一，常用全量程中能引起输出变化的各点最小输入量中的最大值相对满量程输出值的百分数来表示系统的分辨力。即8.死区 死区又叫失灵区、钝感区、阈值等，它指检测系统在量程零点（或起始点）处能引起输出量发生变化的最小输入量。通常均希望减小失灵区，对数字仪表来 说失灵区应小于数字仪表最低位的二分之一。五.实验步骤1

8、.向YU-60活塞压力计进油；2.转动手轮，加压到一定值，读取标准表与被校表的数值并记录，继续转动手轮加压到几个定值，读取并记录；3.反方向转动手轮，开始减压，到一定值，读取标准表与被校表的数值并记录，继续转动手轮减压到几个定值，读取并记录；4.重复2,3步三次，记录三组数据，并处理数据得出仪表静态特性。六、数据记录处理与分析1、数据记录选取0.1、0.3、0.5、0。7、0.9MPa五个点，测量压力值。通过标准表来读取压力值，然后在读取被校表上的数据。数据记录如表1-1：0.1MPa0.3MPa0.5MPa0.7MPa0.9MPa第一次升程(MPa)0.0750.280.490.680.85

9、回程(MPa)0.0800.290.480.680.87第二次升程(MPa)0.0800.280.480.680.87回程(MPa)0.0750.280.480.680.87第三次升程(MPa)0.0750.280.480.680.87回程(MPa)0.0750.280.480.680.87均值(MPa)0.07670.28170.48170.680.8667表1-1 实验一记录数据2、数据分析（1）测量范围由（1-1）式可知，测量范围即量程为1MPa。（2）精度等级由公式可知，。故精度等级为5.0级。（3）灵敏度曲线图如图1-5所示。图1-5 被校表测量值与标准值曲线图经过拟合，可得曲线方程为：。式中为被校表的测量值，为标准表测量值。由此可知，被校表的灵敏度为0.9892。（4）线性度将原曲线和拟合曲线做差可知，绝对误差最大值=0.006003MPa，拟合直线中满量程输出值=0.9719，故根据公式（1-5）可知，线性度为：（5）迟滞由数据可知，正反行程输出之间的最大绝对偏差=0.02MPa，故根据公式（1-6）可知，迟滞为：