下载文档原格式
物理实验技术中的传感器校准和数据校验方法介绍传感器在物理实验中起着非常重要的作用，它们可以将物理量转变为电信号，以便我们对其进行测量和分析。
然而，传感器在工作过程中常常会产生误差，因此需要进行校准和数据校验以确保测量结果的准确性和可靠性。
一、传感器校准方法传感器的校准是指通过与准确的参考值进行比较，来确定传感器输出与所测量物理量之间的关系。
校准方法主要分为静态校准和动态校准两种。
1. 静态校准静态校准是指在稳定状态下，通过对传感器的输出信号与已知参考值进行比较，以获得校准曲线，从而将传感器输出与物理量之间的关系建立起来。
常用的静态校准方法包括零点校准和量程校准。
- 零点校准：将传感器暴露在无物理量作用的环境中，将输出信号调整为零，以消除传感器的零偏误差。
- 量程校准：将传感器依次暴露在不同已知物理量作用下，通过记录输出信号与物理量的关系，建立起校准曲线，以消除量程误差。
2. 动态校准动态校准是指在运动状态下，通过对传感器输出和运动参考值进行比较和修正，以获得更准确的结果。
动态校准方法常用于涉及运动和变化的实验中，例如飞行器的姿态测量。
常用的动态校准方法包括卡尔曼滤波和模型识别。
- 卡尔曼滤波：通过融合传感器输出和已知的物理模型，利用贝叶斯估计原理，来对传感器数据进行滤波和校准，以提高测量结果的准确性。
- 模型识别：通过建立物理模型和传感器输出的关系，并采用系统辨识的方法，对传感器输出进行修正和校准。
二、数据校验方法传感器校准后，得到的数据并不一定完全准确，还需要进行数据校验以验证数据的可靠性。
数据校验方法主要分为内部校验和外部校验两种。
1. 内部校验内部校验是指通过对传感器本身的状态和特性进行检查和分析，来判断传感器输出数据是否可靠。
常用的内部校验方法包括冗余检验和自检功能。
- 冗余检验：利用多个相同或不同类型的传感器同时测量同一物理量，并对比它们的输出数据，以检测是否存在异常值或错误。
- 自检功能：传感器内置了自检电路和算法，可以对自身的状态和工作特性进行监测和评估，以及时发现并排除故障。
电阻测量的误差来源与排除方法电阻测量是电子工程领域中一项重要的实验和测试工作。
然而，在进行电阻测量时，我们常常会遇到误差的问题。
这些误差可能来自于很多方面，包括设备本身的误差、环境条件的干扰以及人为因素等。
在本文中，我们将讨论电阻测量的误差来源以及一些常用的排除方法。
首先，设备本身的误差是电阻测量误差的主要来源之一。
电阻测量仪器在制造过程中难免存在一定的误差，包括固有误差和测量偏差。
固有误差是由于仪器设计、零件制造和组装等原因引起的，它导致了仪器读数与实际值之间的偏差。
测量偏差是由于电阻测量仪器在实际使用中由于各种因素的影响而引起的误差。
要排除设备本身的误差，我们可以采取一些措施。
首先，我们可以选择精确度更高的电阻测量仪器。
高精度的仪器通常能够提供更准确的测量结果。
其次，我们可以进行仪器校准。
定期进行仪器校准可以发现和修正仪器的误差，提高测量的准确度。
此外，也可以通过仪器间的比对来排除仪器本身误差的影响。
其次，环境条件的干扰也是影响电阻测量的误差来源之一。
环境条件的变化，如温度、湿度和电磁场等，都可能对电阻测量结果产生影响。
温度变化会引起电阻值的变化，湿度的增加可能导致电阻器表面的电阻值变化，而电磁场则可能引起电阻值的漂移。
为了排除环境条件的干扰，我们可以采取一些措施。
首先，我们可以控制环境变量。
使用恒温恒湿的实验环境可以减小温度和湿度变化对电阻测量结果的影响。
其次，我们可以对电阻测量仪器进行屏蔽。
合理的屏蔽设计可以减少电磁场对电阻测量的干扰。
此外，人为因素也可能引起电阻测量误差。
人为因素包括操作者的不熟练、操作失误以及读数误差等。
这些因素可能导致电阻测量结果的不准确。
为了避免人为因素的影响，我们应该选择经验丰富的操作者进行电阻测量。
熟练的操作者能够减小操作误差，并且能够准确读取测量仪器的读数。
此外，进行多次测量并求平均值也可以提高测量的准确度。
综上所述，电阻测量的误差来源有设备本身的误差、环境条件的干扰以及人为因素等。
第五章静态电阻应变测量一、测量的一般步骤1. 明确测量目的，选择测点位置和确定布片方案。
•应力分布测量→沿某一个方向连续粘贴（应变链），剧变处加密•检验强度储备→选择应力可能最大点进行测量•应力集中→局部密集布置•研究分析载荷→沿构件某一截面的四周贴片•辅助计算与实验方法用以确定测点位置•根据应力状态、受载情况和温度补偿的原则确定具体布片方案。
•单向应力状态→1片；主向已知双向应力状态→2片；主向未知双向应力状态→3片•对复杂组合载荷情况，合理设计桥路接法，消除多余因素影响•对应变片适当分组，每组可共用一个温度补偿片2. 选择应变片和测量仪器。
•根据构件几何尺寸、材质、应力梯度等选择应变片栅长、种类和形式•依据测量精度要求、测点数目等选择应变仪•应变片质量检查，按阻值大小分组•应变仪特性检查与校准3. 贴片、布线、防护、检查。
•同一桥路各桥臂导线长度相同，减小电阻差值•安装质量检查（绝缘电阻测量，连接可靠性）4. 应变仪调试和加载测量。
•连接线路检查，预调平衡（现场，急并电阻法）•预加载，再测量，以减小蠕变影响5. 分析实验数据，改进实验。
•检查数据的重复性和规律性，提高实验的可靠性。
二、贴片方位与应力应变换算由测点的实际应力状态确定。
1. 单向应力状态仅需一个应变片，沿应力方向粘贴利用构件棱边测点：主方向平行于棱边的单向应力状态。
E σε=2. 双向应力状态B三片45︒应变花用于主方向大致知道的情形三片60︒应变花用于主方向无法知道的情形60︒0︒45︒90︒四片60︒应变花还可用于检验读数的准确性0︒90︒120︒60︒0︒120︒0011()()23εεεεε+=++三、静态应变仪的校正指准确度（仪器灵敏系数示值K ）的校正。
对某一仪器灵敏系数示值K 仪，相应的实际灵敏系数为K 实R R K ε∆=（）读数修正方法（1）对灵敏系数为K =K 仪的应变片，真实应变为KK K K εεεε=⇒=（2）依据校正曲线，调整仪器灵敏系数示值K 仪，使其对应的实际灵敏系数等于应变片灵敏系数（K 实= K ）K K εεεε=⇒=四、应变片栅长的选择•应变片所测应变实质是以栅长范围内的平均应变代替某点的应变，误差与栅长大小和应变梯度有关。
静态电阻应变仪的操作与维护一、操作1.准备工作：在进行操作之前，首先需要对静态电阻应变仪进行一些准备工作。
检查仪器是否正常运转，是否连接好各种传感器、电缆和数据采集系统等，确保仪器处于正常工作状态。
2.校准：对于静态电阻应变仪来说，良好的校准是确保其测量结果准确性的关键。
因此，在进行实际测量之前，需要对仪器进行校准。
校准的具体步骤可以参考仪器的使用说明书或者相关技术资料。
3.设定测量参数：在进行测量之前，根据具体需要设定好测量参数。
例如，设定采样率、测量范围、滤波等参数，确保仪器能够满足实际需求。
4.连接传感器：将传感器与静态电阻应变仪连接起来。
确保连接稳固可靠，且传感器与被测材料之间的物理接触良好。
5.开始测量：按下开始测量的按钮或者进行相应的操作，开始进行测量。
在测量过程中，需要根据仪器要求进行操作，如给材料加力或者变形，保持测量环境稳定等。
6.数据保存与处理：测量完成后，将测量数据保存到电脑或数据采集系统中，并进行必要的数据分析和后处理，得到需要的结果。
二、维护1.保持清洁：定期清洁仪器的外部表面，以防止灰尘、油脂等杂物对仪器的影响。
注意不要使用腐蚀性或刮擦性的清洁剂，以免对仪器造成损害。
2.定期校准：静态电阻应变仪的测量精度会随时间的推移而下降，因此需要定期进行校准。
校准的频率可以根据具体情况来确定，一般建议每隔一定时间或一段使用次数进行一次校准。
3.防止过载：在使用过程中，需要注意不要超出静态电阻应变仪的最大负荷范围，以防止仪器损坏。
如果需要测量较大应变值的材料，可以选择适当的放大器或增大测量范围。
4.防止湿气侵入：静态电阻应变仪中的电子元件对湿气非常敏感，因此需要防止湿气侵入仪器。
可以在仪器周围放置干燥剂或者使用防潮箱进行存放，保持仪器的干燥。
5.定期检查连接：定期检查传感器、电缆和数据采集系统等的连接状态，确保连接牢固可靠，避免因连接不良引起的测量误差。
6.注意安全事项：在进行测量和维护操作时，需要注意安全事项，避免造成人身伤害或设备损坏。
电阻测量中的误差与校正电阻是电子设备中常见的基本元件，广泛应用于各种电路中。
在电子技术领域，电阻测量是一项非常重要的工作。
然而，在电阻测量中，由于各种因素的干扰，会导致测量结果的误差。
因此，我们需要了解电阻测量中可能出现的误差来源，并学习如何进行校正。
第一，电源误差是导致电阻测量误差的一个重要来源。
在实际测量中，电源的电压波动或内阻会对电阻测量结果产生明显的影响。
为了避免这个问题，我们可以使用稳定的直流电源，并确保其输出电压稳定。
此外，还可以采用电阻箱来对电源误差进行校正，通过连接与待测电阻相同阻值的电阻箱，将电源误差消除。
第二，连接线阻抗也是电阻测量中的一个重要误差源。
连接线阻抗提供了电阻测量电路中的额外阻抗，影响着测量电流和电压的准确传递。
为了减小连接线阻抗的影响，我们可以选择更精确的连接线材料，如铜或银，以减小其本身的电阻。
此外，还可以缩短连接线的长度，以减小阻抗。
第三，温度对电阻测量结果也有较大的影响。
随着温度的变化，电阻的阻值也会发生变化。
因此，在电阻测量中，我们需要考虑温度的影响并进行校正。
一种常见的校正方法是使用温度传感器测量电阻的温度，并将其作为修正因子应用于测量结果。
第四，电流和电压的引入误差也是电阻测量中需要注意的问题。
理想情况下，电流应该仅通过待测电阻，而不应流入其他电阻或电子元件中。
同样，电压应该仅在待测电阻的两端产生，而不应被其他元件影响。
为了避免这种误差，我们可以采用四线测量法，即使用两个线缆传输电流，另外两个线缆传输电压，以减小电流和电压的引入误差。
最后，为了准确测量电阻，并消除可能产生误差的因素，我们需要进行校准。
校准是通过与已知参考标准进行比较，确定仪器测量的准确性的过程。
在电阻测量中，我们可以使用标准电阻进行校准，将测量结果与标准电阻的阻值进行比较，来检查和纠正测量结果的偏差。
总之，在电阻测量中，我们需要了解常见的误差来源，并采取适当的措施进行校正。
电源误差、连接线阻抗、温度影响、电流和电压的引入误差都是需要考虑的因素。
电阻应变计测量原理实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解电阻应变计的测量原理，并通过实际操作和数据测量，掌握电阻应变计在应力应变测量中的应用。
二、实验原理电阻应变计是一种能将构件上的应变变化转换为电阻变化的传感元件。
其工作原理基于电阻丝的应变效应，即电阻丝的电阻值会随着其长度的变化和横截面积的改变而发生相应的变化。
当电阻丝受到拉伸或压缩时，其长度会增加或减少，同时横截面积也会相应地减小或增大。
根据电阻的计算公式：＼（R ＝＼rho\frac{l}｛S}＼）（其中\（R\）为电阻，＼（＼rho\）为电阻丝材料的电阻率，＼（l\）为电阻丝的长度，＼（S\）为电阻丝的横截面积），电阻丝的电阻值会发生改变。
通常将电阻应变计粘贴在被测构件的表面，当构件发生变形时，应变计随之变形，从而产生电阻变化。
通过测量电阻的变化，并根据应变计的灵敏系数，可以计算出构件表面的应变值。
三、实验设备及材料1、电阻应变仪2、静态电阻应变仪3、等强度梁实验装置4、电阻应变计若干5、连接导线若干四、实验步骤1、准备工作检查实验设备是否完好，确保电阻应变仪和静态电阻应变仪正常工作。
选择合适的电阻应变计，并对其进行外观检查，确保无损坏。
2、粘贴电阻应变计对待测构件（等强度梁）的表面进行清洁处理，去除油污、锈迹等，以保证应变计能够牢固粘贴。
在预定的测量位置上，使用胶水将电阻应变计粘贴在构件表面，并确保粘贴平整、无气泡。
3、连接导线将电阻应变计的引出线与连接导线焊接或用夹子连接牢固。
按照实验仪器的要求，将连接导线正确连接到电阻应变仪的相应接口上。
4、调试仪器打开电阻应变仪和静态电阻应变仪，进行预热和调试。
设置仪器的参数，如测量范围、灵敏系数等。
5、加载实验使用加载装置对等强度梁施加逐渐增加的载荷。
在加载过程中，观察电阻应变仪上的读数变化，并记录相应的数据。
6、重复实验为了提高实验数据的可靠性，重复加载实验若干次，并记录每次实验的数据。
电阻应变仪示值误差测量结果的不确定度评定摘要：电阻应变仪的示值误差的不确定度来源主要有测量重复性、被测电阻应变仪的分辨力和标准模拟应变量校准器的最大允许误差等因素，根据这些来源和实践操作科学地评定电阻应变仪示值误差测量扩展不确定度。
关键词：示值误差重复性分辨力最大允许误差标准不确定度分量扩展不确定度电阻应变仪是近代测量技术领域中常用的试验仪器，用来测量结构及材料在荷载作用下变形的应力分析仪器。
如果配用相应的传感器也可以测量力、压力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量变化过程，是国防科技、前沿技术、科学研究及结构安全性能检测必备的强度试验研究设备，广泛应用于航空、航天、车辆、大型建筑及桥梁等领域。
所以电阻应变仪的示值准确至关重要，本文主要研究电阻应变仪的示值误差的测量结果的不确定度评定。
1 示值误差的测量方法依据JJG 623-2005《电阻应变仪检定规程》第5.3.2.2条“示值误差检定”的要求，按图1用半桥方式连接标准模拟应变量校准器和被校的电阻应变仪。
本文中的标准源是北京中鸿联集成科技有限公司的DR-8标准模拟应变量校准器，被测的电阻应变仪是江苏东华测试技术股份有限公司生产的DH5922N应变仪。
图1 示值误差测试连接图（半桥方式）图中：A、C分别为标准模拟应变量校准器和被校准电阻应变仪的电桥电压的正、负端；B、D为标准模拟应变量校准器和被校准电阻应变仪的电桥信号输出的正、负端；G为标准模拟应变量校准器和被校准电阻应变仪的接地端。
2数学模型：式中：——示值误差，με；——DH5922N应变仪的实测应变值，με；——标准模拟应变量校准器DR-8给出的标准应变值，με；3标准不确定度分量来源和评定：3.1 测量重复性引入的标准不确定度分量重复性引入的标准不确定度分量采用A类评定，在相同测量条件下对DH5922N应变仪各测点进行重复测量10次，用贝赛尔公式计算被校动态应变仪重复性，则以单次测量结果作为最终测量结果引入的不确定度，标准模拟应变量校准器的测量范围为（0.1～100000）με，DH5922N应变仪的量程：(0～100000)με，由于测量范围比较宽，将测量范围分为0.1με～1000με、1000με～10000με、10000με～100000με三个小范围，在每个小范围内都选择三个测点（包括上下限）进行测量更为科学合理，则各测点测量如表1所示。
