傳感器的標定

任何一種傳感器在裝配完后都必須按設計指標進行全面嚴格的性能鑒定。使用一段時間后（中國計量法規(guī)定一般為一年）或經(jīng)過修理，也必須對主要技術(shù)指標進行校準試驗，以便確保傳感器的各項性能指標達到要求。

傳感器標定就是利用精度高一級的標準器具對傳感器進行定度的過程，從而確立傳感器輸出量和輸入量之間的對應關(guān)系。同時也確定不同使用條件下的誤差關(guān)系。

為了保證各種被測量量值的一致性和準確性，很多國家都建立了一系列計量器具（包括傳感器）檢定的組織、規(guī)程和管理辦法。我國由國家計量局、中國計量科學研究院和部、省、市計量部門以及一些企業(yè)的計量站進行制定和實施。國家計量局（89年后由國家技術(shù)監(jiān)督局）制定和發(fā)布了力值、長度、壓力、溫度等一系列計量器具規(guī)程，并于85年9月公布了“中華人民共和國計量法”。

工程測量中傳感器的標定，應在與其使用條件相似的環(huán)境下進行。為獲得高的標定精度，應將傳感器及其配用的電纜（尤其像電容式、壓電式傳感器等）、放大器等測試系統(tǒng)一起標定。

根據(jù)系統(tǒng)的用途，輸入可以是靜態(tài)的也可以是動態(tài)的。因此傳感器的標定有靜態(tài)和動態(tài)標定二種。
　
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1.傳感器的靜態(tài)標定
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主要用于檢驗測試傳感器的靜態(tài)特性指標，如線性度、靈敏度、滯后和重復性等。

根據(jù)傳感器的功能，靜態(tài)標定首先需要建立靜 態(tài)標定系統(tǒng)，其次要選擇與被標定傳感器的精度相適應的一定等級的標定用儀器設備。例：如圖為應變式測力傳感器靜態(tài)標定設備系統(tǒng)框圖。

測力機用來產(chǎn)生標準力，高精度穩(wěn)壓電源經(jīng)精密電阻箱衰減后向傳感器提供穩(wěn)定的電源電壓，其值由數(shù)字電壓表讀取，傳感器的輸出由高精度數(shù)字電壓表讀出。

圖1.1 應變式測力傳感器靜態(tài)標定系統(tǒng)

由上述系統(tǒng)可知，傳感器的靜態(tài)指標系統(tǒng)一般由以下幾部分組成：
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1.被測物理量標準發(fā)生器，如測力機。?

2.被測物理量標準測試系統(tǒng)。如標準力傳感器、壓力傳感器、標準長度——量規(guī)等。

3.被標定傳感器所配接的信號調(diào)節(jié)器和顯示、記錄器等。所配接的儀器精度應是已知的，也作為標準測試設備。

各種傳感器的標定方法不同，常用力、壓力、位移傳感器標定。

具體標定步驟如下：

（1）將傳感器測量范圍分成若干等間距點；

（2）根據(jù)傳感器量程分點情況，輸入量由小到大逐漸變化，并記錄各輸入輸出值；

（3）再將輸入值由大到小漫漫減少，同時記錄各輸入輸出值；

（4）重復上述兩步，對傳感器進行正反行程多次重復測量，將得到的測量數(shù)據(jù)用表格列出或繪制曲線；

（5）進行測量數(shù)據(jù)處理，根據(jù)處理結(jié)果確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復性等靜態(tài)特性指標。
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2.傳感器的動態(tài)標定

一些傳感器除了靜態(tài)特性必須滿足要求外，其動態(tài)特性也需要滿足要求。因此在進行靜態(tài)校準和標定后還需要進行動態(tài)標定，以便確定它們的動態(tài)靈敏度、固有頻率和頻響范圍等。

傳感器進行動態(tài)標定時，需有一標準信號對它激勵，常用的標準信號有二類：一是周期函數(shù)，如正弦波等；另一是瞬變函數(shù)，如階躍波等。用標準信號激勵后得到傳感器的輸出信號，經(jīng)分析計算、數(shù)據(jù)處理、便可決定其頻率特性，即幅頻特性、阻尼和動態(tài)靈敏度等。
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本章知識點
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傳感器的數(shù)學模型；靜態(tài)性能指標：線性度、回差、重復性、靈敏度、分辨力和精度等；動態(tài)性能指標及典型環(huán)節(jié)的研究；傳感器的標定。