第十一章傳感器標定與校準概述傳感器靜態標定傳感器動態標定本章內容：測試技術基礎傳感器的標定和校準

傳感器的標定是通過試驗建立傳感器輸入量與輸出量之間的關系。同時，確定出不同使用條件下的誤差關系。

傳感器的標定工作可分為如下幾個方面：

1.

新研制的傳感器需進行全面技術性能的檢定，用檢定數據進行量值傳遞，同時檢定數據也是改進傳感器設計的重要依據；

2.

經過一段時間的儲存或使用后對傳感器的復測工作。§11.1概述傳感器的標定靜態標定：目的是確定傳感器的靜態特性指標，如線性度、靈敏度、滯后和重復性等。動態標定：目的是確定傳感器的動態特性參數，如頻率響應、時間常數、固有頻率和阻尼比等。§11.1概述1)靜態標準條件2)標定儀器設備精度等級的確定3)靜態特性標定的方法§11.2傳感器靜態標定1)靜態標定條件無加速度、振動、沖擊(除非這些參數本身就是被測物理量)環境溫度為室溫(20±5℃)相對濕度不大于85%大氣壓力為101±7kPa§11.2傳感器靜態標定2)標定儀器設備精度等級的確定

對傳感器進行標定，是根據試驗數據確定傳感器的各項性能指標，實際上也是確定傳感器的測量精度。標定傳感器時，所用的測量儀器的精度至少要比被標定傳感器的精度高一個等級。這樣，通過標定確定的傳感器的靜態性能指標才是可靠的，所確定的精度才是可信的。§11.2傳感器靜態標定3)靜態特性標定的方法

對傳感器(或傳感系統)進行靜態特性標定，首先就是創造一個靜態標準條件，其次是選擇與被標定傳感器的精度要求相適應的一定精度等級的標定用儀器設備，然后按以下步驟進行標定：

(1)將傳感器(或傳感系統)全量程(測量范圍)分成若干等間距點；

(2)根據傳感器量程分點情況，由小到大逐漸一點一點地輸入標準量值，并記錄下與各輸入值相對應的輸出值;

§11.2傳感器靜態標定3)靜態特性標定的方法(3)將輸入值由大到小一點一點的減少，同時記錄下與各輸入值相對應的輸出值；

(4)按(2)、(3)所述過程，對傳感器進行正、反行程往復循環多次測試，將得到的輸出－輸入測試數據列成用表格或繪成曲線；

(5)對測試數據進行必要的數據處理，根據處理結果就可以確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復性等靜態特性指標。該標定方法是一種常見的比較法。§11.2傳感器靜態標定

傳感器的動態標定主要是確定傳感器的動態響應，而與動態響應有關的參數，一階傳感器為時間常數τ，二階傳感器則有固有頻率ωn和阻尼比ζ兩個參數。標準激勵信號：階躍變化和正弦變化的輸入信號。§11.3傳感器動態標定一階傳感器的單位階躍響應函數為:z和時間t成線性關系，并且有τ=Δt/Δz，可以根據測得的y(t)值作出z-t曲線，并根據Δt/Δz的值獲得時間常數τ。一階傳感器時間常數的求法

式中則上式可變為§11.3傳感器動態標定二階傳感器(ζ<1)的單位階躍響應為:§11.3傳感器動態標定

如果測得階躍響應的較長瞬變過程，則可利用任意兩個過沖量Mi和Mi+n按下式求得阻尼比ζ，其中n是該兩峰值相隔的周期數(整數)。當ζ<0.1時，以1代替，此時不會產生過大的誤差(不大于0.6%)，則可用下式計算ζ，即式中§11.3傳感器動態標定

若傳感器是精確的二階傳感器，則n值采用任意正整數所得的ζ值不會有差別。反之，若n取不同值獲得不同的ζ值，則表明該傳感器不是線性二階系統。根據響應曲線測出振動周期Td，有阻尼的固有頻率ωd為則無阻尼固有頻率ωn為§11.3傳感器動態標定

利用正弦輸入，測定輸出和輸入的幅值比和相位差來確定傳感器的幅頻特性和相頻特性，然后根據幅頻特性，分別按下圖求得一階傳感器的時間常數τ和欠阻尼二階傳感器的固有頻率和阻尼比。由幅頻特性求欠阻尼二階傳感器的ωn和ζ由幅頻特性求一階傳感器時間常數τ§12.2傳感器動態標定

傳感器對階躍壓力的響應曲線是輸出壓力與時間的關系曲線，所以又稱為時域曲線。若傳感器振蕩周期Td是穩定的，而且振蕩幅度有規律地