传感器的标定及校准.docx

1、传感器的标定及校准第 14 章 传感器的标定与校准传感器的标定与校准：经过试验，成立传感器的输出 -输入特征及其偏差关系。传感器的标定与校准方法： 标准设施产生已知非电量输入量， 测试被标定传感器相应的输出量，并与输入量比较，作出标定图表。传感器的标定系统： 被测非电量的标准发生器与标准测试系统； 待标传感器与配接的信号调治和显示、记录器等。静态标定标定静态特征：敏捷度，线性度，精度， ；传感器的标定动向标定动向特征参数（ ； n， ）测试；动向标定信号：阶跃信号或正弦信号。传感器的标定与校准的目的：保证丈量的正确、一致和法制性。14.1 丈量偏差基本观点 丈量与丈量偏差1丈量“丈量是以确立量

2、值为目的的一种操作” 。这类“ 操作 ”就是丈量中的 比较过程 将被测参数与其相应的丈量单位进行比较的过程。实现 比较的工具 就是丈量仪器仪表（简称仪表） 。检测 是意义更加宽泛的丈量，它包含 丈量 和查验 的两重含义。检测过程应包含：信息的获取用传感器达成；信号的调治用变送器达成；信号的显示与记录用显示器、指示器或记录仪达成。传感器、变送器和显示装置可统称为检测仪表，或许将传感器称为一次仪表，将变送器和显示装置称为二次仪表。2丈量偏差检测仪表获取的丈量值与被测变量的真切值之间总会存在必定的差别，这一差别称为丈量偏差。这就是偏差公义实验结果都拥有偏差，偏差从头至尾存在于全部科学实验的过程之中。

3、（ 1）绝对偏差绝对偏差 在理论上是指丈量值 x 与被丈量的真值 xi 之间的差值，即=x xi (14-1)真值 xi 是一理想的观点，在实质丈量的条件下一般没法获取真值。往常用计量学商定真值、标准用具相对真值、多次丈量均匀值等作为真值，用 x0 表示。将式（ 14-1）中的真切值 xi 用 x0 来取代，则绝对偏差能够表示成=x x0 (14-2)绝对偏差是可正可负的，而不是偏差的绝对值；绝对偏差还有量纲，它的单位与被丈量的单位同样。丈量偏差可能由多个偏差重量构成。惹起丈量偏差的原由，往常包含：丈量装置1的基本偏差；非标准工作条件下所增添的附带偏差；所采纳的丈量原理以及依据该原理在实行丈量

4、中运用和操作的不完美惹起的方法偏差；标准工作条件下，被丈量随时间的变化；影响量（不是被丈量，但对丈量结果有影响的量）惹起的偏差；与观察人员相关的偏差因素等。依据惹起偏差的原由和偏差的性质，丈量偏差可分为三类：系统偏差，拥有确立性，决定丈量的正确度，能够进行修正；随机偏差，拥有有时性，决定丈量的精细度，利用偏差理论进行办理；粗大偏差，是错误，应剔除。（2）相对偏差实质相对偏差：实100%（ 14-3）xi标称相对偏差（或示值相对偏差）标1 0 0%（ 14-4）x0丈量偏差 是对某一次详细丈量 利害的评论。 仪表偏差1丈量仪表偏差的基本术语（ 1）丈量仪表的示值偏差 丈量仪表的示值就是丈量仪表所

5、给出的量值，丈量仪表的示值偏差定义为“丈量仪表的示值与对应输入量的真值之差” ，它实质是仪表某一次丈量的偏差。因为真值不可以确立，实质上用的是相对真值。此观点主要应用于与参照标准对比较的仪器，就实物量具而言，示值就是给予它的值。在不易与其余称号混杂时也简称为丈量仪表的偏差。（ 2）丈量仪表的最大同意偏差 定义是“对给定的丈量仪表，规范、规程等所允许的偏差极限值” 。有时也称为丈量仪表的同意偏差限，或简称同意偏差（ 允）。（ 3）丈量仪表的固有偏差 常称为丈量仪表的基本偏差。定义是“在参照条件下确立的丈量仪表的偏差” 。此参照条件也称标准条件，是指为丈量仪表的性能试验或为丈量结果的互对比较而规定

6、的使用条件，一般包含作用于丈量仪表的各影响量的参照值或参照范围。（ 4）附带偏差 附带偏差是指丈量仪表在非标准条件时所增添的偏差， 它是因为影响量存在和变化而惹起的，如温度附带偏差、压力附带偏差等等。（ 5）丈量范围和量程丈量范围 是指“丈量仪器的偏差处在规定极限内的一组被丈量的值” ，也就是被测量可按规定的正确度进行丈量的范围。量程 是指丈量范围的上限值和下限值的代数差。 比如： 丈量范围为 0100时， 量程为 100；丈量范围为 20100 时，量程为 80；丈量范围为 20100时，量程为120。2仪表偏差（ 1）引用偏差丈量仪表的示值偏差能够用来表示某次丈量结果的正确度， 但若用来表

7、示丈量仪表的正确度则不太适合。因为丈量仪表是用来丈量某一规定范围（丈量范围）内的被2丈量，而不是只丈量某一固定大小的被丈量的。并且，同一个仪表的基本偏差，在整个丈量范围内变化不大，但丈量示值的变化可能很大，这样示值的相对偏差变化也很大。因此，用丈量仪表的示值相对偏差来权衡仪表丈量的正确性是不方便的。为了方便起见，往常用 引用偏差 来权衡仪表的正确性能。引用偏差 引用丈量仪表的示值的绝对偏差 与仪表的量程之比的百分数来表示，即引用偏差（或相对百分偏差） ：引1 0 %0（ 14-5）仪表量程（2）仪表偏差仪表的正确度（或精度）是用仪表偏差的大小来说明其指示值与被丈量真值之间的切合程度，偏差越小，

8、正确度越高。仪表的正确度用仪表的最大引用偏差max（即仪表的最大同意偏差允）来表示，即max100%（ 14-6）max量程式中， max 仪表在丈量范围内的最大绝对偏差；量程=仪表丈量上限仪表丈量下限。仪表偏差 是对仪表 在其 丈量范围内 丈量利害的 整体 评论。（ 3）仪表精度等级a仪表精度等级是按国家一致规定的同意偏差大小（去掉仪表偏差的“ ”号和 “%”）来区分红若干等级的。仪表的精度等级数越小，仪表的丈量正确度越高。当前中国生产的仪表的精度等级有：a=0.005， 0.01，0.02， 0.05， 0.1，0.2，（ 0.4）， 0.5，1.0， 1.5， 2.5，（ 4.0），等。

9、级标准表级标准表工业用表括号内等级必需时采纳。仪表的基本偏差：max=仪表量程a%，称为仪表在丈量范围内的基本偏差。3仪表变差（起落变差）起落变差（又称回程偏差或示值变差） ，是指在同样条件下，使用同一仪表对某一参数进行正、反行程丈量时，对应于同一丈量值所得的仪表示值不等，正、反行程示值之差的绝对值称为 起落变差， 即（起落）变差 正行程示值 反行程示值 （ 14-7）仪表变差也用最大引用偏差表示，即正行程丈量值反行程丈量值max100%（ 14-8）变差量程一定注意，仪表的变差不可以高出仪表的同意偏差（或基本图 14-1丈量仪表的变差偏差）。例14-1 某压力传感器的丈量范围为 010MPa

10、 ，校验该传感器时获取的最大绝对偏差为 0.08MPa ，试确立该传感器的精度等级。解： 该传感器的精度为：3max1000.080.8%max量程10 0100%因为国家规定的精度等级中没有0.8 级仪表， 而该传感器的精度又超出了0.5 级仪表的同意偏差，因此，这只传感器的精度等级应定为1.0级。例 14-2某测温传感器的丈量范围为01000 ，依据工艺要求，温度指示值的误差不一样意超出7，试问应怎样选择传感器的精度等级才能知足以上要求?解： 依据工艺要求，传感器的精度应知足：maxmax100%7100%0.7%量程10000此精度介于 0.5 级和 1.0 级之间，若选择精度等级为1.

11、0 级的传感器，其同意最大绝对偏差为10，这就超出了工艺要求的同意偏差，故应选择0.5 级的精度才能知足工艺要求。由以上两个例子能够看出，依据仪表校验数据来确立 仪表精度等级和依据工艺要求来 选择 仪表精度等级，要求是不一样的。依据仪表校验数据来确立仪表精度等级时，仪表的精度等级值应选不小于由校验结果所计算的精度值；依据工艺要求来选择仪表精度等级时，仪表的精度等级值应不大于工艺要求所计算的精度值。仪表的精度等级是权衡仪表质量好坏的重要指标之一，它反应了仪表的正确度和精细度。仪表的精度等级一般用圈内数字等形式标明在仪表面板或铭牌上。14 2 传感器的静态特征标定14.2.1 静态标定条件（20

12、5）； 85%RH ；（ 760 60） mm 汞柱14.2.2 标定仪器设施（标准量具）精度等级确实定标准量具的精度等级比被标定传感器起码高一个等级；附带设施又一定比标准量具起码高一个等级。14.2.3 静态特征标定方法比较法创建一个静态标准条件；选择标准量具；标定步骤：全量程等间隔分点标定，正、反行程来去循环必定次数逐点标定 （输入标准量， 测试传感器相应的输出量） ，列出传感器输出 -输入数据表格或绘制输出 -输入特征曲线，数据办理获取相应的静态特指标。14 3 传感器的动向特征标定动向标定研究动向响应确立动向响应参数动向标定信号：阶跃信号或正弦信号14.3.1 一阶传感器的动向标定确准

13、时间常数一阶传感器的阶跃响应（如图 1-15）4t/y(t)=1 e时间常数 表示传感器在阶跃信号作用下，其响应的输出值达到最后稳固值的63.5%所经过的时间。只用到一个实验数据。若改写上式为：1 y(t)= et/ =ez，z=ln 1y(t)此中， z=t/ ， z 与 t 线性。作 zt 曲线，其斜率 t/ z=，由此确准时间常数考虑了传感器瞬态响应的全过程。如图14-2 所示。图 14-2 求一阶传感器时间常数方法 图 14-3 二阶传感器（ 1064.43 C。作业： 14-1， 14-2， 14-4，14-5。12内容总结（1）第 14 章 传感器的标定与校准传感器的标定与校准：经

14、过试验，成立传感器的输出 -输入特征及其偏差关系（2）传感器的标定系统： 被测非电量的标准发生器与标准测试系统（3）传感器的标定与校准的目的：保证丈量的正确、一致和法制性（4）2丈量偏差检测仪表获取的丈量值与被测变量的真切值之间总会存在必定的差别，这一差别称为丈量偏差（5）绝对偏差还有量纲，它的单位与被丈量的单位同样内容总结（1）第 14 章 传感器的标定与校准传感器的标定与校准：经过试验，成立传感器的输出 -输入特征及其偏差关系（2）传感器的标定系统： 被测非电量的标准发生器与标准测试系统（3）传感器的标定与校准的目的：保证丈量的正确、一致和法制性（4）2丈量偏差检测仪表获取的丈量值与被测变量的真切值之间总会存在必定的差别，这一差别称为丈量偏差（5）绝对偏差还有量纲，它的单位与被丈量的单位同样