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傳感器為什麼需要標定/校準?


傳感器的標定傳感器設計過程中、製造使用中的一個必須環節。為了保證測量準確,任何傳感器在生產製造、anzhuangwanbizhihoudouyaoduichuanganqichushideshejizhibiaojinxingqueren,zhejiushibiaoding。tongguobiaodingshiyan,zuizhongshixianceliangzhidezhunquechuandi。zaiyanfaguochengzhong,chuanganqizhiyoutongguolebiaodingshiyan,caikeyiyongbiaodinghaodeshujulaijinxingceliangzhichuandi。erbiaodingguochengzhonghuodedeshujutongshiyeshizuoweichuanganqiyanfashengchangaijindezhongyaoyiju。

傳感器在製作完成後、以及在使用環境安裝完成後,都必須根據設計標準進行專業嚴謹的性能鑒定。而通常,傳感器在使用一段時間後(通常1年)、修(xiu)理(li)或(huo)調(tiao)整(zheng)後(hou),由(you)於(yu)環(huan)境(jing)和(he)自(zi)身(shen)特(te)性(xing)的(de)變(bian)化(hua),也(ye)必(bi)須(xu)對(dui)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun),以(yi)確(que)認(ren)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)達(da)到(dao)使(shi)用(yong)要(yao)求(qiu),否(fou)則(ze)就(jiu)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)調(tiao)試(shi)整(zheng)改(gai)。

所謂的標定,實際上就是依靠標準類型檢測設備來確定被標定傳感器自身的輸入與輸出之間的轉換關係。即:利用標準器具對傳感器進行標度,這個過程就是標定。例如:對(dui)於(yu)壓(ya)電(dian)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi),可(ke)以(yi)用(yong)活(huo)塞(sai)式(shi)標(biao)準(zhun)壓(ya)力(li)計(ji),輸(shu)出(chu)一(yi)個(ge)已(yi)知(zhi)的(de)標(biao)準(zhun)力(li),加(jia)載(zai)在(zai)待(dai)測(ce)傳(chuan)感(gan)器(qi)上(shang),此(ci)時(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)會(hui)輸(shu)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)電(dian)信(xin)號(hao),再(zai)通(tong)過(guo)精(jing)度(du)確(que)認(ren)的(de)標(biao)準(zhun)類(lei)型(xing)檢(jian)測(ce)設(she)備(bei)測(ce)量(liang)這(zhe)個(ge)信(xin)號(hao),通(tong)過(guo)測(ce)得(de)的(de)電(dian)荷(he)信(xin)號(hao)的(de)大(da)小(xiao)的(de)比(bi)對(dui),獲(huo)得(de)此(ci)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)與(yu)輸(shu)出(chu)關(guan)係(xi)。此(ci)一(yi)係(xi)列(lie)過(guo)程(cheng)就(jiu)是(shi)針(zhen)對(dui)壓(ya)電(dian)式(shi)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)一(yi)個(ge)常(chang)用(yong)標(biao)定(ding)方(fang)案(an)。

校(xiao)準(zhun)就(jiu)是(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)複(fu)測(ce),實(shi)際(ji)上(shang)也(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)標(biao)定(ding),二(er)者(zhe)本(ben)質(zhi)上(shang)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de)。通(tong)過(guo)檢(jian)測(ce)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)是(shi)否(fou)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),判(pan)斷(duan)它(ta)是(shi)否(fou)能(neng)繼(ji)續(xu)使(shi)用(yong)。如(ru)果(guo)校(xiao)準(zhun)後(hou),發(fa)現(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)指(zhi)標(biao)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),應(ying)對(dui)其(qi)進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)。

很多國家都建立了計量器具(包括傳感器)檢定的專業組織和規程、管理規範。我國由國家計量局、中國計量科學研究院和部、省、市計量部門以及企業團體建立了專門的計量單位,對傳感器的檢定(校準等工作)規範進行了製定和實施。其中國家技術監督局製定和發布了關於力、長度、加速度、角度、溫度等一係列計量器具規程,並於公布了“中華人民共和國計量法”。

為保證傳感器使用的準確性,標定傳感器應在與其使用條件接近的環境下實施。傳感器及其電纜、放大器等配套係統應一起參與標定,這樣能保證標定精度更高更穩定。

如果傳感器的被測量是由高精度的設備(比如標準量具)產(chan)生(sheng)並(bing)測(ce)量(liang),則(ze)之(zhi)稱(cheng)為(wei)絕(jue)對(dui)標(biao)定(ding)法(fa)。絕(jue)對(dui)標(biao)定(ding)法(fa)的(de)標(biao)定(ding)精(jing)度(du)較(jiao)高(gao),同(tong)時(shi)也(ye)較(jiao)複(fu)雜(za)。如(ru)果(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)被(bei)測(ce)量(liang)是(shi)用(yong)根(gen)據(ju)絕(jue)對(dui)標(biao)定(ding)法(fa)標(biao)定(ding)好(hao)的(de)標(biao)準(zhun)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)測(ce)量(liang)的(de),則(ze)稱(cheng)之(zhi)為(wei)相(xiang)對(dui)標(biao)定(ding)法(fa)/比對標定法。相對標定法簡單易行,但標定精度較低。

另ling外wai,根gen據ju傳chuan感gan器qi的de用yong途tu,比bi對dui輸shu入ru量liang可ke以yi是shi靜jing態tai,也ye可ke以yi是shi動dong態tai。由you此ci,傳chuan感gan器qi的de標biao定ding還hai可ke以yi分fen為wei靜jing態tai標biao定ding和he動dong態tai標biao定ding二er種zhong。靜jing態tai標biao定ding用yong來lai確que定ding靜jing態tai指zhi標biao,主zhu要yao有you線xian性xing度du、靈敏度、遲滯和重複性等。動態標定用來確定動態指標,主要有時間常數、諧振頻率和阻尼比等。對於非測量因素的靈敏度、溫度響應、環境影響等也可以同時進行標定。

I.靜態標定

主要用於檢測傳感器的靜態特性指標,如線性度、靈敏度、滯後和重複性等。

根據傳感器的用途,靜態標定首先需要建立靜態標定係統,其次需要選擇與被標定傳感器的精度相適應的一定等級的標定設備。如下圖:應變式測力傳感器靜態標定係統框圖。

celijiyonglaishurubiaozhunli,gaojingduwenyadianyuanjingjingmidianzuxiangshuaijianhouxiangchuanganqitigongwendingdedianyuandianya,qizhiyoushuzidianyabiaoduqu,erchuanganqideshuchuyougaojingdushuzidianyabiaoduchu。

由上述係統可知,傳感器的靜態指標係統一般由以下幾部分組成: 1.被測物理量標準發生器,如測力機。 2.被測物理量標準測試係統。如標準力傳感器、壓力傳感器、標準長度——量規等。 3.被標定傳感器所配接的信號調節器和顯示、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)將傳感器測量範圍分成若幹等間距點; 2)根據傳感器量程分點情況,輸入量由小到大逐漸變化,並記錄各輸入輸出值; 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)重複上述兩步,對傳感器進行正反行程多次重複測量,將得到的測量數據用表格列出或繪製曲線; 5)進行測量數據處理, 根據處理結果確定傳感器的線性度、靈敏度、滯後和重複性等靜態特性指標。