传感器的标定

传感器的标定

任何一种传感器在装配完后都必须按设计指标进行全面严格的性能鉴定。使用一段时间后（中国计量法规定一般为一年）或经过修理，也必须对主要技术指标进行校准试验，以便确保传感器的各项性能指标达到要求。

传感器标定就是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定度的过程，从而确立传感器输出量和输入量之间的对应关系。同时也确定不同使用条件下的误差关系。

为了保证各种被测量量值的一致性和准确性，很多国家都建立了一系列计量器具（包括传感器）检定的组织、规程和管理办法。我国由国家计量局、中国计量科学研究院和部、省、市计量部门以及一些企业的计量站进行制定和实施。国家计量局（89年后由国家技术监督局）制定和发布了力值、长度、压力、温度等一系列计量器具规程，并于85年9月公布了“中华人民共和国计量法”。

工程测量中传感器的标定，应在与其使用条件相似的环境下进行。为获得高的标定精度，应将传感器及其配用的电缆（尤其像电容式、压电式传感器等）、放大器等测试系统一起标定。

根据系统的用途，输入可以是静态的也可以是动态的。因此传感器的标定有静态和动态标定二种。
　
 
1.传感器的静态标定
 
主要用于检验测试传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。

根据传感器的功能，静态标定首先需要建立静 态标定系统，其次要选择与被标定传感器的精度相适应的一定等级的标定用仪器设备。例：如图为应变式测力传感器静态标定设备系统框图。

测力机用来产生标准力，高精度稳压电源经精密电阻箱衰减后向传感器提供稳定的电源电压，其值由数字电压表读取，传感器的输出由高精度数字电压表读出。

图1.1 应变式测力传感器静态标定系统

由上述系统可知，传感器的静态指标系统一般由以下几部分组成：
 
1.被测物理量标准发生器，如测力机。 

2.被测物理量标准测试系统。如标准力传感器、压力传感器、标准长度——量规等。

3.被标定传感器所配接的信号调节器和显示、记录器等。所配接的仪器精度应是已知的，也作为标准测试设备。

各种传感器的标定方法不同，常用力、压力、位移传感器标定。

具体标定步骤如下：

（1）将传感器测量范围分成若干等间距点；

（2）根据传感器量程分点情况，输入量由小到大逐渐变化，并记录各输入输出值；

（3）再将输入值由大到小漫漫减少，同时记录各输入输出值；

（4）重复上述两步，对传感器进行正反行程多次重复测量，将得到的测量数据用表格列出或绘制曲线；

（5）进行测量数据处理，根据处理结果确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。
 
2.传感器的动态标定

一些传感器除了静态特性必须满足要求外，其动态特性也需要满足要求。因此在进行静态校准和标定后还需要进行动态标定，以便确定它们的动态灵敏度、固有频率和频响范围等。

传感器进行动态标定时，需有一标准信号对它激励，常用的标准信号有二类：一是周期函数，如正弦波等；另一是瞬变函数，如阶跃波等。用标准信号激励后得到传感器的输出信号，经分析计算、数据处理、便可决定其频率特性，即幅频特性、阻尼和动态灵敏度等。
 
本章知识点
 
传感器的数学模型；静态性能指标：线性度、回差、重复性、灵敏度、分辨力和精度等；动态性能指标及典型环节的研究；传感器的标定。