傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)ppt課件

1、第第14章章 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn) 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)：通過試驗(yàn)，建立傳感器的輸出-輸入特性及其誤差關(guān)系。 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)方法：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生已知非電量輸入量，測試被標(biāo)定傳感器相應(yīng)的輸出量，并與輸入量比較，作出標(biāo)定圖表。 傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)：被測非電量的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器與標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)；待標(biāo)傳感器與配接的信號調(diào)理和顯示、記錄器等。 靜態(tài)標(biāo)定標(biāo)定靜態(tài)特性：靈敏度，線性度， 傳感器的標(biāo)定 精度； 動(dòng)態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)特性參數(shù)（；n，）測試； 動(dòng)態(tài)標(biāo)定信號：階躍信號或正弦信號。 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)的目的:保正測量的準(zhǔn)確、統(tǒng)一和法制性。14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念14.1.1 測量與測量

2、誤差測量與測量誤差 1.丈量丈量 “測量是以確定量值為目的的一種操作測量是以確定量值為目的的一種操作”。這。這種種“操作操作”就是測量中的比較過程就是測量中的比較過程將被測參數(shù)與其相應(yīng)將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單的測量單位進(jìn)行比較的過程。實(shí)現(xiàn)比較的工具就是測量儀位進(jìn)行比較的過程。實(shí)現(xiàn)比較的工具就是測量儀器儀表器儀表（簡稱儀表）。（簡稱儀表）。 檢測是意義更為廣泛的測量，它包含測量和檢檢測是意義更為廣泛的測量，它包含測量和檢驗(yàn)的雙驗(yàn)的雙重含義。工程參數(shù)檢測就是用專門的技術(shù)工具重含義。工程參數(shù)檢測就是用專門的技術(shù)工具儀表），儀表），依靠能量的變換、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算找到被測量的值。依靠能量的變換、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算

3、找到被測量的值。一個(gè)完整一個(gè)完整檢測過程應(yīng)包括：檢測過程應(yīng)包括： 信息的獲取信息的獲取傳感器傳感器(一次儀表一次儀表)； 信號的調(diào)理信號的調(diào)理變送器變送器(二次儀表二次儀表) ； 信號的顯示與記錄信號的顯示與記錄顯示、記錄儀顯示、記錄儀(二次儀二次儀表表) 。14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 2. 測量誤差測量誤差 檢測儀表獲得的測量值與被測變量的真實(shí)值之間存在一檢測儀表獲得的測量值與被測變量的真實(shí)值之間存在一定定的差異，這一差異稱為測量誤差。的差異，這一差異稱為測量誤差。 誤差公理誤差公理實(shí)驗(yàn)結(jié)果都具有誤差，誤差自始至終存在于實(shí)驗(yàn)結(jié)果都具有誤差，誤差自始至終存在于一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程

4、之中。一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程之中。 測量誤差有絕對誤差和相對誤差之分。測量誤差有絕對誤差和相對誤差之分。 （1絕對誤差絕對誤差 絕對誤差絕對誤差在理論上是指測量值在理論上是指測量值x與被測量的真值與被測量的真值xi之間之間的的差值，即差值，即=xxi=xx0 (真值真值xi一般用相對真值一般用相對真值x0代替）代替） 絕對誤差是可正可負(fù)的，而不是誤差的絕對值；絕對誤絕對誤差是可正可負(fù)的，而不是誤差的絕對值；絕對誤差還有量綱，它的單位與被測量的單位相同。差還有量綱，它的單位與被測量的單位相同。 14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 測量誤差的分類：測量誤差的分類： 根據(jù)引起誤差的原因和誤差的性

5、質(zhì)，測根據(jù)引起誤差的原因和誤差的性質(zhì)，測量誤差可分為量誤差可分為三類：三類： 系統(tǒng)誤差，具有確定性，決定測量的系統(tǒng)誤差，具有確定性，決定測量的準(zhǔn)確度，可以進(jìn)準(zhǔn)確度，可以進(jìn)行修正；行修正； 隨機(jī)誤差，具有偶然性，決定測量的隨機(jī)誤差，具有偶然性，決定測量的精密度，利用誤精密度，利用誤差理論進(jìn)行處理；差理論進(jìn)行處理； 粗大誤差，是錯(cuò)誤，應(yīng)剔除。粗大誤差，是錯(cuò)誤，應(yīng)剔除。 14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念（2相對誤差相對誤差 實(shí)際相對誤差：實(shí)際相對誤差： （14-3） 標(biāo)稱相對誤差或示值相對誤差）標(biāo)稱相對誤差或示值相對誤差） （14-4） 測量誤差是對某一次具體測量好壞的評價(jià)。測量誤差是對某

6、一次具體測量好壞的評價(jià)。%100ix實(shí)%1000 x標(biāo)14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念14.1.2 儀表誤差儀表誤差 1 .儀表誤差術(shù)語儀表誤差術(shù)語 測量儀表的示值誤差測量儀表的示值誤差=儀表示值儀表示值x-真實(shí)值真實(shí)值xi =xx0(xi用約定真值用約定真值x0來來代替代替 ) 相對示值誤差相對示值誤差 測量儀表的最大允許誤差測量儀表的最大允許誤差 定義是定義是“對給定對給定的測量儀的測量儀表，規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值表，規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值”。有時(shí)。有時(shí)也稱為測也稱為測量儀表的允許誤差限，或簡稱允許誤差（量儀表的允許誤差限，或簡稱允許誤差（允）。允）。 %1000

7、 x相對14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 測量儀表的固有誤差測量儀表的固有誤差 常稱為測量儀表的基本誤差。常稱為測量儀表的基本誤差。定義是定義是“在參考條件下確定的測量儀表的誤差在參考條件下確定的測量儀表的誤差”。此參考。此參考條條件也稱為標(biāo)準(zhǔn)條件，是指為測量儀表的性能試驗(yàn)或?yàn)闇y量件也稱為標(biāo)準(zhǔn)條件，是指為測量儀表的性能試驗(yàn)或?yàn)闇y量結(jié)果的相互比較而規(guī)定的使用條件，一般包括作用于測量結(jié)果的相互比較而規(guī)定的使用條件，一般包括作用于測量儀表的各影響量的參考值或參考范圍。儀表的各影響量的參考值或參考范圍。 附加誤差附加誤差 附加誤差是指測量儀表在非標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)所附加誤差是指測量儀表在非標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)

8、所增加的誤差，它是由于影響量存在和變化而引起的，如溫增加的誤差，它是由于影響量存在和變化而引起的，如溫度附加誤差、壓力附加誤差等等。度附加誤差、壓力附加誤差等等。 14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 2.測量范圍和量程測量范圍和量程 測量范圍測量范圍: 指指“測量儀器的誤差處在規(guī)定極限測量儀器的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組內(nèi)的一組被測量的值被測量的值”。 量程量程: 指測量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差。指測量范圍的上限值和下限值的代數(shù)差。 例如：測量范圍為例如：測量范圍為0100時(shí)，量程為時(shí)，量程為100； 測量范圍為測量范圍為20100時(shí)，量程為時(shí)，量程為80； 測量范圍為測量范圍為20

9、100時(shí)，量程為時(shí)，量程為120。14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念3.精確度簡稱精度）精確度簡稱精度） 儀表誤差：儀表誤差： （儀表引用誤差：（儀表引用誤差： 儀表的準(zhǔn)確度用儀表的最大引用誤差儀表的準(zhǔn)確度用儀表的最大引用誤差 max即儀即儀表的最大表的最大允許誤差允許誤差 允來表示，即允來表示，即式中，式中， max儀表在測量范圍內(nèi)的最大絕對誤差；儀表在測量范圍內(nèi)的最大絕對誤差； 儀表誤差整體上評價(jià)儀表在其測量范圍內(nèi)測量的好儀表誤差整體上評價(jià)儀表在其測量范圍內(nèi)測量的好壞。壞。%100儀表量程引%100maxmax量程14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 儀表精度等級儀表精度等級

10、a去掉儀表誤差的去掉儀表誤差的“”號和號和“%”） a=0.005，0.01，0.02，0.05；0.1， 0.2， ( 0.4)，0.5； 級標(biāo)準(zhǔn)表級標(biāo)準(zhǔn)表 級標(biāo)準(zhǔn)表級標(biāo)準(zhǔn)表 1.0，1.5， 2.5，(4.0)；等；等 工業(yè)用表工業(yè)用表 儀表的基本誤差：儀表的基本誤差： max=儀表量程儀表量程a%14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 3儀表變差升降變差）儀表變差升降變差） 升降變差又稱回程誤差或示值變差），是指在相升降變差又稱回程誤差或示值變差），是指在相同條件同條件下，使用同一儀表對某一參數(shù)進(jìn)行正、反行程測量時(shí)，下，使用同一儀表對某一參數(shù)進(jìn)行正、反行程測量時(shí)，對應(yīng)于對應(yīng)于同一測量

11、值所得的儀表示值不等，正、反行程示值之同一測量值所得的儀表示值不等，正、反行程示值之差的絕對差的絕對值稱為升降變差，即值稱為升降變差，即（升降變差（升降變差正行程示值正行程示值反行程示值反行程示值儀表變差也用最大引用誤差表示，即儀表變差也用最大引用誤差表示，即 必須注意，儀表的變差不能超出儀必須注意，儀表的變差不能超出儀表的允許誤差或基本誤差）。表的允許誤差或基本誤差）。 %100max量程反行程測量值正行程測量值變差圖圖14-1 測量儀表的變差測量儀表的變差14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 例例14-1 某壓力傳感器的測量范圍為某壓力傳感器的測量范圍為010MPa，校驗(yàn)該傳感，校驗(yàn)

12、該傳感器時(shí)得到的最大絕對誤差為器時(shí)得到的最大絕對誤差為0.08MPa，試確，試確定該傳感器的精定該傳感器的精度等級。度等級。 解：該傳感器的精度為：解：該傳感器的精度為： 由于國家規(guī)定的精度等級中沒有由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，級儀表，而該傳感器的而該傳感器的精度又超過了精度又超過了0.5級儀表的允許誤差，所以，這級儀表的允許誤差，所以，這只傳感器的精只傳感器的精度等級應(yīng)定為度等級應(yīng)定為1.0級。級。 根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時(shí)，根據(jù)儀表校驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定儀表精度等級時(shí)，儀表的精度等級儀表的精度等級值應(yīng)選不小于由校驗(yàn)結(jié)果所計(jì)算的精度值值應(yīng)選不小于由校驗(yàn)結(jié)果所計(jì)算的精度值 %

13、8 . 0%10001008. 0100maxmax量程14.1 測量誤差基本概念測量誤差基本概念 例14-2 某測溫傳感器的測量范圍為01000，根據(jù)工藝要求，溫度指示值的誤差不允許超過7，試問應(yīng)如何選擇傳感器的精度等級才能滿足以上要求? 解：根據(jù)工藝要求，傳感器的精度應(yīng)滿足： 此精度介于0.5級和1.0級之間，若選擇精度等級為1.0級的傳感器，其允許最大絕對誤差為10，這就超過了工藝要求的允許誤差，故應(yīng)選擇0.5級的精度才能滿足工藝要求。 根據(jù)工藝要求來選擇儀表精度等級時(shí)，儀表的精度等級值應(yīng)不大于工藝要求所計(jì)算的精度值 %7 . 0%100010007%100maxmax量程14.2 傳感

14、器的靜態(tài)特性標(biāo)定傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定 1.靜態(tài)標(biāo)定條件 （205）；85%RH；（76060mm汞柱 2.標(biāo)定儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)量具精度等級的確定 標(biāo)準(zhǔn)量具的精度等級比被標(biāo)定傳感器至少高一個(gè)等級； 附加設(shè)備又必須比標(biāo)準(zhǔn)量具至少高一個(gè)等級。 3.靜態(tài)特性標(biāo)定方法比較法 創(chuàng)造一個(gè)靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件； 選擇標(biāo)準(zhǔn)量具； 標(biāo)定步驟： 全量程等間隔分點(diǎn)標(biāo)定； 正、反行程往復(fù)循環(huán)一定次數(shù)逐點(diǎn)標(biāo)定輸入標(biāo)準(zhǔn)量，測試傳感器相應(yīng)的輸出量）； 列出傳感器輸出-輸入數(shù)據(jù)表格或繪制輸出-輸入特性曲線； 數(shù)據(jù)處理獲取相應(yīng)的靜態(tài)特指標(biāo)。14.2 傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定例14-1 02MPa壓力傳感器的標(biāo)定輸出電壓15V

15、；1.5級)，K=2V/MPa 標(biāo)定數(shù)據(jù)表輸入壓力(MPa) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 輸出電壓(V) 升 1.02 1.40 1.79 2.19 2.56 2.98 3.41 3.78 4.17 4.57 4.98輸出電壓(V) 降 1.01 1.42 1.81 2.23 2.58 3.05 3.43 3.82 4.20 4.59 5.01 平 均V） 1.02 1.41 1.80 2.21 2.57 3.02 3.42 3.80 4.19 4.58 4.99 升降變差V） 0.01 0.02 0.02 0.

16、04 0.02 0.07 0.02 0.04 0.03 0.02 0.03 絕對誤差 (V) 0.02 0.01 0.00 0.01 -0.03 0.02 0.02 0.00 -0.01 -0.02 -0.01 m=0.03 V, 最大升降變差0.07V，所以 max=nm= 0.07/(5-1)100%=0.07/4 100%=1.75% 根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)，該表只能定為2.5級。14.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定 研究動(dòng)態(tài)響應(yīng) 確定動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)動(dòng)態(tài)標(biāo)定信號：階躍信號或正弦信號一、一階傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 確定時(shí)間常數(shù)一階傳感器的單位階躍響應(yīng)如圖1-15）y(t)=1et/14

17、.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定一階傳感器的單位階躍響應(yīng)如圖一階傳感器的單位階躍響應(yīng)如圖1-15）y(t)=1et/ 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)表示傳感器在階躍信號作用下，其響應(yīng)的輸表示傳感器在階躍信號作用下，其響應(yīng)的輸出值達(dá)到最終穩(wěn)定值的出值達(dá)到最終穩(wěn)定值的63.5%所經(jīng)過的時(shí)間。只用到一個(gè)所經(jīng)過的時(shí)間。只用到一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖圖1-15 一階傳感器的階躍響應(yīng)一階傳感器的階躍響應(yīng)(a)單位階躍信號；單位階躍信號；(b)一階傳感器階躍響應(yīng)曲線一階傳感器階躍響應(yīng)曲線14.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定若改寫上式為： 1y(t)= et/=ez， z=ln1y(t) （1

18、4-1）其中，z= t/，z與t線性。 作zt曲線，其斜率t/z= ，由此確定時(shí)間常數(shù)考慮了傳感器瞬態(tài)響應(yīng)的全過程。如圖14-2所示。圖14-3 而階傳感器(1)的階躍響應(yīng)圖圖14-2求一階傳感器時(shí)間常數(shù)方法求一階傳感器時(shí)間常數(shù)方法14.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定二、二階傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定二、二階傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定確定傳感器的阻尼比確定傳感器的阻尼比和固有頻率和固有頻率n 。欠阻尼二階傳感器的階躍響應(yīng)如圖欠阻尼二階傳感器的階躍響應(yīng)如圖14-3）221arctansin11)(tektydtn圖圖14-3 二階傳感器二階傳感器(1)的階躍響應(yīng)的階躍響應(yīng)14.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定

19、傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定y(t)以d= n12作衰減振蕩，按求極值的方法可得各振蕩峰值對應(yīng)的時(shí)間tp=0，/d，2/d，將t=/d代入y(t)的表達(dá)式，可得最大過沖量M或 測得M，由上式或圖14-4，可求阻尼比；由標(biāo)定測得的tp ，得fd d n。 21 eM1ln12M14.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定圖圖14-4 -M曲線曲線14.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定若衰減振蕩緩慢，過程較長，可測Mi和Mi+n來求，n為兩峰值相隔的周期數(shù)。設(shè)Mi對應(yīng)的時(shí)間為ti，則Mi+n對應(yīng)的時(shí)間為將ti和ti+n代入欠阻尼二階傳感器的階躍響應(yīng)式，得整理后得式中212ninintt2

20、1/212lnln2neeMMninnnttnii22224nnnniinMMln14.3 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定 當(dāng) 0.1時(shí)，12 1，那么 也可以利用正弦信號輸入，測定傳感器輸出與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(jù)幅頻特性分別按圖14-5和14-6來求一階傳感器的時(shí)間常數(shù)和欠阻尼二階傳感器的阻尼比和固有頻率n。 nMMnii2/ln圖圖14-5 由幅頻特性求一階由幅頻特性求一階 14-6 由幅頻特性求欠阻尼由幅頻特性求欠阻尼傳感器時(shí)間常數(shù)傳感器時(shí)間常數(shù) 二階除按感情的二階除按感情的和和014.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)1

21、4.4.1 靜態(tài)標(biāo)定和校準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定和校準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定裝置：標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，杠桿式測力計(jì)和彈簧靜態(tài)標(biāo)定裝置：標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)，杠桿式測力計(jì)和彈簧式測力計(jì)。式測力計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)標(biāo)定裝置，如圖標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計(jì)標(biāo)定裝置，如圖14-7所示；壓力標(biāo)定所示；壓力標(biāo)定曲線如圖曲線如圖14-8所示。所示。圖圖14-7 活塞壓力計(jì)標(biāo)定壓力示意圖活塞壓力計(jì)標(biāo)定壓力示意圖 圖圖4-8 壓力標(biāo)定曲線壓力標(biāo)定曲線14.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)杠桿式測力計(jì)標(biāo)定裝置，如圖14-9所示，砝碼重量與壓力的關(guān)系W=pSb/a p=Wa/Sb 圖圖14-9 杠桿式壓力標(biāo)定機(jī)示意圖杠桿式壓力標(biāo)定機(jī)示意圖14.4 壓

22、力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)彈簧式測力計(jì)標(biāo)定裝置，如圖14-10所示，p=F/S式中，F(xiàn)測力計(jì)檢定表所測得的傳感器所受的力；S傳感器的受力面積。圖圖4-10 彈簧測力計(jì)式壓力標(biāo)定機(jī)彈簧測力計(jì)式壓力標(biāo)定機(jī)14.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 14.4.2 動(dòng)態(tài)標(biāo)定和校準(zhǔn)動(dòng)態(tài)信號壓力源：產(chǎn)生滿意的周期或階躍壓力；并能可靠地確定其真實(shí)壓力-時(shí)間關(guān)系。穩(wěn)態(tài)標(biāo)定需周期性穩(wěn)態(tài)壓源） 活塞與缸筒式穩(wěn)態(tài)壓力源，如圖14-11所示。調(diào)節(jié)手柄可以改變壓力的幅值，可獲得70kg/cm2的峰值壓力，頻率可達(dá)100Hz。圖圖14-11 活塞缸筒穩(wěn)態(tài)壓力源示意圖活塞缸筒穩(wěn)態(tài)壓力源示意圖1-

23、接被檢壓力計(jì)；接被檢壓力計(jì)；2-接標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)；接標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)；3-飛輪；飛輪；4-調(diào)節(jié)手柄調(diào)節(jié)手柄 14.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)凸輪控制噴嘴式穩(wěn)態(tài)壓力源，如圖14-12所示，可獲得0.1kg/cm2的峰值壓力，頻率可達(dá)300Hz。這兩種周期性穩(wěn)態(tài)壓力源只能提供可變的穩(wěn)態(tài)壓力，不能提供確定的數(shù)值或時(shí)間特性，適合于將未知特性的傳感器與已知特性的傳感器進(jìn)行比較的標(biāo)定方法比較法）圖圖14-12 凸輪控制噴嘴穩(wěn)態(tài)壓力源凸輪控制噴嘴穩(wěn)態(tài)壓力源1-恒定壓力入口；恒定壓力入口；2-接被檢壓力計(jì)；接被檢壓力計(jì)；3-凸輪；凸輪；4-接標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)接標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)14.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓

24、力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 非穩(wěn)態(tài)標(biāo)定利用非穩(wěn)態(tài)階躍壓力信號和階躍函數(shù)理論進(jìn)行標(biāo)定。非穩(wěn)態(tài)階躍壓力源有：快卸荷閥；脈沖膜片；閉式爆炸器；激波管等。 激波管非穩(wěn)態(tài)壓力標(biāo)定 特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡單，可產(chǎn)生較理想的瞬態(tài)“規(guī)范壓力； 壓力幅度范圍寬，便于改變壓力值； 壓力頻率范圍寬2kHz1.5MHz）； 便于分析研究和數(shù)據(jù)處理。14.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) .構(gòu)造構(gòu)造 主要由激波管、入射激波測速系統(tǒng)、標(biāo)定測量系統(tǒng)、氣主要由激波管、入射激波測速系統(tǒng)、標(biāo)定測量系統(tǒng)、氣源等組成，如圖源等組成，如圖14-12所示。所示。14.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 激波管所產(chǎn)生的激波

25、如圖14-15所示。 入射激波的階躍壓力為 反射激波的階躍壓力為式中，Ms馬赫數(shù)。由測速系統(tǒng)決定。12122167pMppps1222155542137pMMMpppsss14.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 2.入射激波測速系統(tǒng)入射激波測速系統(tǒng) 由壓電式壓力傳感器由壓電式壓力傳感器6和和7、前置電荷放大器、前置電荷放大器8和頻率和頻率計(jì)組成。計(jì)組成。 Ms定義定義式中，式中，v00時(shí)的聲速，時(shí)的聲速，v0=331.36m/s；vTT時(shí)的時(shí)的聲速；聲速；=1/273=0.00366。nTltlv/TvvvvMTs1014.4 壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)壓力傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 3.

26、標(biāo)定測量系統(tǒng)標(biāo)定測量系統(tǒng) 由被標(biāo)定傳感器由被標(biāo)定傳感器5和和6、前置電荷放大器、前置電荷放大器10及記憶示波器及記憶示波器11等組等組成，可測階躍響應(yīng)波形，如圖成，可測階躍響應(yīng)波形，如圖14-14所示。所示。 由響應(yīng)波形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，由響應(yīng)波形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，直接求得傳感器的幅頻特性及動(dòng)直接求得傳感器的幅頻特性及動(dòng)態(tài)靈敏度。態(tài)靈敏度。 傳感器傳感器5響應(yīng)入射激波階躍壓力，響應(yīng)入射激波階躍壓力，傳感器傳感器6響應(yīng)反射激波階躍壓力。響應(yīng)反射激波階躍壓力。 4.氣源系統(tǒng)氣源系統(tǒng) 由氣源、氣壓表、泄氣門等組成。由氣源、氣壓表、泄氣門等組成。常采用壓縮空氣或氮?dú)?。常采用壓縮空氣或氮?dú)狻D圖14-1

27、4 被標(biāo)定傳感器輸出波形被標(biāo)定傳感器輸出波形14.5 振動(dòng)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)振動(dòng)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 振動(dòng)信號源：振動(dòng)臺產(chǎn)生正弦激勵(lì)的標(biāo)定信號。 一、絕對標(biāo)定法 激光光波長度作為振幅量值的絕對基準(zhǔn)，測出振動(dòng)信號的振幅值Xm(m)； 精密數(shù)字頻率計(jì)測出振動(dòng)臺的振動(dòng)頻率f (1/s)； 精密數(shù)字電壓表測出傳感器輸出電壓值Erms(mV)。 被標(biāo)振動(dòng)傳感器的加速度靈敏度Sa為msmVXfESmrmsa222214.5 振動(dòng)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)振動(dòng)傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 二、比較標(biāo)定法二、比較標(biāo)定法 將被標(biāo)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)測振傳感器將被標(biāo)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)測振傳感器“背靠背安裝在振動(dòng)臺上。標(biāo)定背靠背安裝在振動(dòng)臺上。標(biāo)定

28、時(shí)，分別測出被標(biāo)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)測振傳感器的輸出電壓值時(shí)，分別測出被標(biāo)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)測振傳感器的輸出電壓值Ua和和U，假，假設(shè)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)測振傳感器的加速度靈敏度為標(biāo)準(zhǔn)測振傳感器的加速度靈敏度為Sa0，則被標(biāo)傳感器加速度靈敏度，則被標(biāo)傳感器加速度靈敏度Sa為為 Sa=Sa0U/Ua 頻率響應(yīng)的標(biāo)定，在振幅恒定條件下，頻率響應(yīng)的標(biāo)定，在振幅恒定條件下，改變振動(dòng)臺的振動(dòng)頻率，測出傳感器輸改變振動(dòng)臺的振動(dòng)頻率，測出傳感器輸出電壓與振動(dòng)頻率的關(guān)系，即幅頻響應(yīng)。出電壓與振動(dòng)頻率的關(guān)系，即幅頻響應(yīng)。 比較被標(biāo)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出信比較被標(biāo)傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器輸出信號間的相位差，可得傳感器的相頻特性。號間的相位差，可得

29、傳感器的相頻特性。圖圖14-16 振動(dòng)傳感器比較標(biāo)定系統(tǒng)振動(dòng)傳感器比較標(biāo)定系統(tǒng)14.6 溫度傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)溫度傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 14.6.1溫標(biāo)的基本概念溫標(biāo)的基本概念 1.溫標(biāo)溫標(biāo) 溫度的基準(zhǔn)量，規(guī)定溫度的始點(diǎn)零度和測量溫度的基準(zhǔn)量，規(guī)定溫度的始點(diǎn)零度和測量溫度的基本單位。溫度的基本單位。 溫標(biāo)的三要素：溫度固定點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)溫標(biāo)的三要素：溫度固定點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)(測溫物質(zhì)測溫物質(zhì))，內(nèi)，內(nèi)插公式。插公式。 2.熱力學(xué)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)K） 1848年英國開爾文年英國開爾文L.Kelvin)提出以以熱力學(xué)第二定律提出以以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)的熱力學(xué)溫標(biāo)，選定水的三相點(diǎn)為為基礎(chǔ)的熱力學(xué)溫標(biāo)，選

30、定水的三相點(diǎn)為273.16K，定義水，定義水的三相點(diǎn)溫度的的三相點(diǎn)溫度的1/273.16為為1度，單位為開爾文，簡稱度，單位為開爾文，簡稱K (1954年國際計(jì)量會議年國際計(jì)量會議)。 熱力學(xué)溫度也稱為絕對溫度。熱力學(xué)溫度也稱為絕對溫度。 14.6 溫度傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)溫度傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn) 3.國際實(shí)用溫標(biāo)國際實(shí)用溫標(biāo)IPTS-68，ITS-90） 溫度的基本單位與熱力學(xué)溫標(biāo)相同，其標(biāo)度具有溫度的基本單位與熱力學(xué)溫標(biāo)相同，其標(biāo)度具有11個(gè)固定點(diǎn)。如表個(gè)固定點(diǎn)。如表14-2所示。所示。 測量各固定點(diǎn)之間溫度值得方法：測量各固定點(diǎn)之間溫度值得方法： 13.81K630.74范圍內(nèi)用基準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)進(jìn)行范圍內(nèi)用基準(zhǔn)鉑電阻