压力传感器标定与校准
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压力传感器的使用方法一、压力传感器的基本原理1.压电传感器原理:压电传感器是通过压电材料的压电效应将机械压力转化为电荷输出。
压电材料受到外部压力后,晶格结构发生变化,产生电荷,从而产生电信号输出。
2.电阻传感器原理:电阻传感器是通过压力作用于电阻元件的形变来改变电阻值,进而改变电信号输出。
常见的电阻传感器有应变片传感器和薄膜传感器。
3.容量传感器原理:容量传感器是通过测量电容变化来获得压力信息。
在容量传感器中,压力的变化会引起两个电极之间的电容值发生变化,进而产生电信号输出。
1.安装:在安装压力传感器之前,需要先确定其测量的压力范围,然后选择合适的传感器型号。
在安装过程中,应确保传感器与被测物体的表面保持良好的接触,并注意避免传感器受到外力的干扰。
2.连接:根据压力传感器的接口类型,选择合适的连接方式。
常见的连接方式有线性连接、电压输入和电流输出等。
在连接过程中,应仔细查阅传感器的技术手册,按照说明进行正确的连接操作。
3.校准:在使用压力传感器之前,需要进行校准以确保其测量结果的准确性。
校准方法一般有标定法、对比法和推导法等。
选择合适的校准方法,并按照校准标准进行操作,以保证测量结果的可靠性。
4.数据读取:根据传感器的接口类型,选择合适的数据读取方式。
常见的读取方式有模拟信号输出和数字信号输出等。
在读取数据时,要注意选择合适的数据采集设备,并确保信号的传输和转换的可靠性。
三、压力传感器在不同领域的应用1.工业自动化领域:压力传感器广泛应用于流体控制、液位检测、压力监测等方面。
例如,用于自动化控制系统中的压力传感器可用于监测压缩机、泵、阀门等设备的工作状态。
2.电子设备领域:在电子设备中,压力传感器常用于手机、平板电脑等设备中的触摸屏上。
压力传感器可以检测到用户的轻触、按压等手势,并将其转化为相应的电信号。
3.医疗器械领域:在医疗器械中,压力传感器被广泛应用于血压计、呼吸机、体重秤等设备中。
例如,用于呼吸机中的压力传感器可用于监测患者的呼吸状态,从而实现对患者的有效治疗。
力准lz-801f压力传感器说明书为了进行精确的测试,应校准压力测试传感器。
静态测试只需要静态校准。
要求动态响应的压力传感器需要动态标定。
(1)静态标定。
静标定是指标定系统在静态压力作用下确定压力传感器输出和输入之间的对应关系,确定反映传感器精度的相关指标。
为取得较好的标定精度,作为标定基准的仪器,其精度至少比标定传感器高一个数量级。
常用的静态标定方法有:砝码、杠杆秤、标准测力环、标准测力环、标准测力仪等。
(2)动态标定。
压力传感器动态标定的目的是确定其动态特性,即频率或脉冲响应,从而确定其工作频率范围和动态误差。
动态校准可用正弦响应法和瞬态响应法。
前一种方法是用正弦激振器输入激振信号,得到正弦响应。
正激振器有活塞筒正弦压力发生器、凸轮喷嘴正弦压力发生器等多种装置。
该方法利用专用装置对瞬变力进行振动激励,得到瞬态响应曲线,根据测试记录的数据,用相似方法得到频率特性。
柱塞缸正弦压力源结构图。
柱塞的行程是固定的,通过调节缸体体积可以改变输出压力的幅值,从而实现了输出压力的幅度和频率范围。
该凸轮表面轮廓为正弦波形,其气阻随凸轮面形状的变化而变化,产生压力信号。
当压力传感器的振幅较大、频率范围较大时,其动态响应也是确定的,应答器可以应用于压力传感器的高速响应。
由于激波管加工精度高、设备复杂,在工程实践中,有时采用冲击测试方法对其进行动态测试。
冲击法是一种机械装置撞击被标物传感器,产生瞬时冲击力,记录数据,获取压力传感器动态特性。
撞击法结构简单,使用方便,但误差大。
传感器的标定方法传感器标定是指通过一系列实验和技术手段,对传感器进行参数的测量和调整,以确保传感器输出与被测量的物理量之间的准确关系。
传感器标定方法多种多样,根据不同的传感器类型和应用领域有所差异。
下面将介绍一些常见的传感器标定方法。
1. 建模法标定:建模法是一种常用的传感器标定方法,它通过将传感器的输入和输出建立数学模型,通过实验测量和数据拟合得到模型的参数,从而实现传感器的标定。
常用的建模方法有线性回归、多项式拟合、神经网络等。
例如,在温度传感器中,可以通过将温度传感器输入的电压信号与温度之间建立线性或非线性关系的模型进行标定。
2. 标准物质法标定:标准物质法是一种传感器标定的重要方法,它通过使用已知浓度的标准物质来对传感器进行标定。
例如,气体传感器可以使用标准气体品,电导传感器可以使用标准电解液,光学传感器可以使用标准光源等。
通过将传感器输出与标准物质的浓度进行比较,可以计算传感器的灵敏度、零点漂移等参数。
3. 对比法标定:对比法是一种通过将待标定传感器与已标定的传感器进行比较来进行标定的方法。
例如,压力传感器可以使用静水压力来进行对比标定,通过将待标定传感器与已标定传感器同时暴露在相同的静水压力下,比较两者的输出信号差异,可以得到待标定传感器的准确度。
4. 自标定法标定:自标定法是一种能够实时对传感器进行标定的方法,它利用传感器本身的特性和内部结构来实现标定。
例如,加速度传感器可以通过自标定法来校准,它通过检测传感器在不同加速度条件下的输出信号,得到传感器的灵敏度和零点偏移,并进行自动校正。
5. 外部参考法标定:外部参考法是一种使用外部参考量对传感器进行标定的方法。
例如,使用GPS 定位系统对地磁传感器进行标定,通过将传感器所在位置的真实地磁场与传感器输出信号进行比较,可以得到传感器的准确度和校准系数。
总之,传感器标定是确保传感器输出与被测量物理量之间准确关系的重要步骤。
在进行传感器标定时,需要选择合适的标定方法,并根据具体需求和应用场景进行操作。
压力传感器的标定实验为了确保测试仪器的精确度和灵敏度,保证测试仪器测量数据的误差不超出规定的范围,应进行测试仪器示值与标准值校对工作,这一工作过程称为对测试仪器的标定(或称为率定)。
测试仪器的标定分为强制性检验和经常性自检。
标定的方法可分为对单件测试仪器进行标定和对整个测试系统进行标定。
一、实验目的学习结构试验常用力传感器原理、使用方法并掌握力传感器的标定。
二、实验仪器及设备1 静态应变仪一台2 空心圆管一个3.电阻应变片,万用表,电烙铁,焊锡,游标卡尺等工具一套三、实验原理圆筒式力传感器应变片粘贴在弹性体外壁应力均匀的中间部分,并均匀对称地粘贴多片。
因为弹性元件的高度对传感器的精度和动态特性有影响。
所以对空心圆柱一般取H≥D-d+l,式中H为圆柱体高度,D为圆柱外径,d为空心圆柱内径,l 为应变片基长。
贴片在圆柱面上的展开位置及其在桥路中的连接,如图2-20所示,其特点是R1、R3串联,R2、R4串联并置于相对位置的臂上,以减少弯矩的影响。
横向贴片作温度补偿用。
柱式力传感器的结构简单,可以测量大的拉压力,最大可达107N。
(1)打座、清洗:试件表面处理,为了使应变片牢固地粘贴在试件表面上,必须将要贴片处的表面部分打磨,使之平整光洁。
清洗使之无油污、氧化层、锈斑等。
(2)定位划线(3)贴片:粘贴应变片,并压合,使粘合剂的厚度尽量减薄(4)焊线:引线的焊接处固定以及防护与屏蔽处理等(5)接桥路(6)封装(7)标定结论:力与ε是呈线性关系的,使用标准的计量仪器对所使用仪器的准确度(精度)进行检测是符合标准的.通过这次试验我了解到了一些有关传感器的知识,并且动手做了一个电测试验的力学传感器,我们八人合作共同完成了八个应变片的定位焊接工作。
并且在老师的指导下完成了标定工作,而在这一过程中我们还是遇到了很多麻烦,例如贴片后线路太复杂,导致与承载体接触,标定时始终无法调零成功,这说明我们的动手能力还有待提高。
SMC压力传感器调整说明书SMC压力传感器是一种广泛应用于工业生产中的重要设备。
作为一种关键的检测器,它能够帮助操作者监测工业生产中的压力值,并进行调整,从而确保产品的质量和生产的稳定性。
在实际的应用过程中,对SMC压力传感器的正确调整是至关重要的。
本文将为大家提供一份详细的SMC压力传感器调整说明书。
仪器器材准备在进行SMC压力传感器的调整之前,我们首先需要准备好一些仪器和器材。
这些器材的使用是为了保证我们能够进行准确、稳定和可靠的测量。
主要的器材如下:1. SMC压力传感器2. 0-5V电压信号发生器3. 电子式万用表4. 气源压力表5. 压力校验器6. 电脑或手机APP调整步骤1. 调整输出信号电压首先,我们需要通过电压信号发生器来给SMC压力传感器提供一个规定的电压输入信号。
在此之前,我们需要先将电压信号发生器的信号输出与SMC压力传感器的输入端口相连接。
调整过程中,我们需要慢慢提高输入信号,直到SMC压力传感器输出的电压信号为满电压的80%为止。
在此之后,我们需要将电压信号逐步降低,直到输出信号电压达到满量程的10-90%。
2. 调整零点偏移在电压信号的调整完成之后,下一步我们需要对SMC压力传感器的零点偏移进行校准。
在此之前,我们需要将电压信号发生器的输出电压设置为0,这样可以避免误差。
调整过程中,我们需要根据电子式万用表测量出SMC压力传感器当前的输出电压,并与实际的零点输出电压进行比较。
如果出现偏差,我们需要调整压力传感器的零点来进行校准。
3. 调整满量程在进行零点偏移校准之后,我们需要对SMC压力传感器的满量程进行校准。
在此之前,我们需要按照之前的方法调整电压信号到满量程。
调整过程中,我们需要根据电子式万用表测量出SMC压力传感器当前的输出电压,并与实际的满量程输出电压进行比较。
如果出现偏差,我们需要调整压力传感器的满量程来进行校准。
4. 调整灵敏度和输出信号最后一步,我们需要根据实际情况来调整SMC压力传感器的灵敏度和输出信号。
座椅压力传感器标准座椅压力传感器标准座椅压力传感器是一种用于测量座椅压力的装置。
它可以帮助我们了解座椅的使用情况,以及对用户的舒适度进行评估。
座椅压力传感器在汽车、办公室椅和家具等领域都有广泛的应用。
为了确保座椅压力传感器的准确性和可靠性,制定了一系列的标准。
一、性能指标座椅压力传感器的性能指标包括测量范围、灵敏度、线性度、重复性、温度特性等。
测量范围指的是传感器可以测量的最大和最小压力范围。
灵敏度是指传感器输出信号与输入压力之间的关系。
线性度是指传感器输出信号与输入压力之间的线性关系。
重复性是指传感器在相同输入条件下多次测量的结果之间的一致性。
温度特性是指传感器在不同温度下的输出信号的稳定性。
二、安装要求座椅压力传感器的安装要求包括安装位置、安装方式和安装角度等。
安装位置要选择在座椅接触面积较大且压力分布均匀的区域。
安装方式可以选择粘贴或固定安装,具体根据应用场景而定。
安装角度要根据座椅的设计和使用习惯进行调整,以保证传感器的准确度和可靠性。
三、环境适应性座椅压力传感器需要适应不同的环境条件,包括温度、湿度、震动等。
在高温或低温环境下,传感器应具有良好的稳定性和可靠性。
在高湿度环境下,传感器应具有防水防潮的能力。
在震动环境下,传感器应具有抗震能力,以保证测量结果的准确性。
四、可靠性要求座椅压力传感器的可靠性要求包括寿命、抗干扰能力和抗疲劳能力等。
寿命是指传感器在正常使用条件下的使用寿命。
抗干扰能力是指传感器对外界电磁干扰的抵抗能力。
抗疲劳能力是指传感器在长时间使用后仍保持稳定和可靠的能力。
五、标定和校准座椅压力传感器需要进行标定和校准,以确保测量结果的准确性。
标定是指确定传感器输出信号与输入压力之间的关系。
校准是指根据标定结果对传感器进行调整,以提高测量精度和稳定性。
六、安全要求座椅压力传感器需要符合相关的安全要求,包括电气安全和机械安全等。
电气安全要求包括防止电击、防止火灾和防止电磁辐射等。
压力传感器操作流程压力传感器是一种常用于测量物体受力或内部压力的设备。
它广泛应用于工业生产、医疗设备、机械设备等领域。
本文将介绍压力传感器的操作流程,以帮助读者正确使用和维护该设备。
一、压力传感器操作前的准备在操作压力传感器之前,我们需要进行一些准备工作,包括确认设备完好、设置测量范围、连接传感器到数据采集设备等。
1. 查看设备完好性:检查传感器外观是否有明显损坏,观察显示屏是否正常运转。
如有异常情况,务必进行维修或更换。
2. 设置测量范围:根据实际需求,调整传感器的测量范围。
不同压力范围需要相应的调整,确保测量数据准确可靠。
3. 连接传感器到数据采集设备:使用合适的接口将传感器连接到数据采集设备,确保传输数据的稳定和可靠。
二、压力传感器的安装正确的安装压力传感器是保证测量准确性的关键步骤。
以下是一般的安装步骤。
1. 准备工作:确定安装位置,清理安装表面,确保表面平整。
2. 安装传感器:使用合适的固定装置将传感器固定在安装位置,确保传感器与被测对象接触良好。
3. 连接管路:根据需要,连接传感器与被测压力源之间的管道。
注意管道的密封性,确保没有泄漏。
三、压力传感器的校准校准是确保测量结果准确的重要步骤。
以下是校准压力传感器的一般步骤。
1. 提前准备:准备校准设备和标准压力源(如校准器),确保它们处于正常工作状态。
2. 连接设备:将校准设备和传感器按照正确的接线方法连接起来。
3. 校准过程:将标准压力源逐步加压到设定的压力值,记录传感器输出的电压值或电流值。
4. 确认准确性:将传感器输出的电压值或电流值与标准压力源提供的值进行对比,确认测量结果的准确性。
四、压力传感器的使用与维护在正式使用压力传感器之前,应了解一些使用和维护规则,以确保设备的长期可靠运行。
1. 使用规范:按照制造商的指南正确操作传感器,避免超出设备的额定范围使用。
2. 定期检查:定期检查传感器连接是否松动、表面是否干净清洁,确保设备的正常运行。
昆明理工大学工程力学实验中心学生实验报告实验课程名称:实验力学开课实验室:昆明理工大学呈贡校区工程力学实验中心一. 实验目的1.了解压力传感器的构造;2.学习压力传感器的标定方法;3.测定压力传感器的线性度、重复性、滞后、灵敏度。
二. 实验设备1.压力传感器1个;2.万用电表1个;3.静态电阻应变仪。
三. 实验原理1. 线性度线性度(非线性误差)指在标准条件(环境温度为20±5℃,相对湿度不大于85%)下,传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程(F.S)输出值的百分比,见图6-1所示。
用le代表线性度则有:(6-1) 式中为校准曲线与拟合直线间最大偏差,为传感器满量程输出平均值值。
图6-1 传感器的线性度图6-2传感器滞后图6-3传感器重复性2. 滞后传感器滞后表示传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程间输出-输入曲线不重合的程度,由图6-2表示,滞后反映了传感器机械部分如轴承摩擦、间隙、材料内摩擦等缺陷,一般由实验检定,其值用满量程输出的百分比表示:(6-2)3. 重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次变动时所得特性曲线的不一致程度,用fe表示。
对于测力传感器,f e是在特性曲线上的两个点,各重复测量10次求得。
这两个点X1=(0.4~0.6)Xmax和X2=Xmax,X1在反行程上取10次测量结果(Y1.1~Y1.10),X2在正行程上取10次测量结果(Y2.1~Y2.10),分别求其标准偏差,可得:(6-3)(6-4)式中10n,和分别为两个点10次测量结果的平均值。
则(6-5)即为传感器的重复性误差。
4. 灵敏度传感器的校准曲线的拟合直线的斜率就是其灵敏度K,计算公式为:输出量变化输入量变化(6-6)对于应变计式测力传感器,如用电阻应变仪指示,输入为kN,输出为应变读数μm/m,则灵敏度单位为(μm/m)kN-1。
四. 实验步骤1.用万用电表测量传感器每两根引出线间的电阻,将其中电阻最大的一对分别标为A、C,另一对分别标为B、D,并按此编号分别接入应变仪的A、B、C、D接线柱(按全桥方式)。
压力传感器
一点标定法:这种标定方法可通过消除传递函数零点处的漂移来补偿偏移量误差,这类标定方法通常称为自动归零。
偏移量标定通常在零压力下进行,特别是在差动传感器中,因为在标称条件下差动压力通常为0。
选择标定压力:标定压力的选取决定其获取最佳精度的压力范围,标定点必须根据目标压力范围加以选择,而压力范围可以不与工作范围相一致。
而灵敏度标定在数学模型中通常采用单点标定法进行。
三点标定法:线性误差通常都具有一致的形式,它可以通过计算典型实例的平均线性误差,确定多项式函数(a×2+bx+c)的参数而得到。
确定了a、b和c 后得到的模型对于相同类型的传感器都是有效的。
该方法能在无需第3个标定点的情况下有效地补偿线性误差。
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压力传感器检定:
1. 静态检定
2. 动态检定
我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的
主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般
我们校准压力传感器都是校准其静态特性,这是因为我们将压力传感器理想化,认为
其固有频率相当大而且本身无阻尼,这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。
然而在被测压力随时间变化的情况下,压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变
化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好,但由于不能很好地
追随输入压力的快速变化而导致严重的误差,有时甚至出现高达百分之百的动态误差。
所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准,认真分析其动态响应特性。压力传
感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。
迟滞
e
H
:正行程与反行程之间的曲线的不重合度;
线性度
e
L
(非线性误差):输入输出校准曲线(实际)与选定的拟合直线之间的
吻合程度;
重复性
e
R
:正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度;
置信系数a=2(95.4%)或a=3(99.73%)
贝塞尔公式
线性度、迟滞反映系统误差;重复性反映偶然误差。
误差(三者反应系统总误差)
e
S:eS
=±√eH2+eL2+eR2
或e
S=eH+eL+eR
根据检定规程一《压力传感器静态》,在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲
线有二种最小二乘直线和端点平移线。
动态检定:
1. 瞬态激励法(阶跃信号激励)
2. 正弦激励法(正弦信号激励)
动态检定指标、参数:频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时
间、过冲量、灵敏度。
正弦激励法:正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法,即被检定的压力传感器和
一个“参考”压力传感器相比较,而“参考”压力传感器具有理想的动态性能。正弦
压力激励法在高频、高压时,正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低
频范围的检定。
图1 正弦压力标定与校准原理
正弦激励法可以采用数字压力表和相位计可以分别测量正弦信号的幅值和相位,测得
标准压力传感器测量得到的正弦压力幅值A(等于标准压力传感器响应电压幅值与标准压
力传感器幅值灵敏度的乘积)和相位
ɵ
1
,以及被检定压力传感器响应正弦信号的幅值B
和相位ɵ2 ,幅值灵敏度=BA,相移=
ɵ
2 - ɵ1。
瞬态激励法:一般采用瞬变函数激励信号,这时就要用激波管来产生激波;瞬态压力信
号输入法利用阶跃波和其它非周期的脉冲信号作输入,目前运用得比较成功的是阶跃
波输入法。根据被标定的压力传感器的阶跃响应,再用解析的方法计算其动态特性,
此方法不需要动态性能己知的参考压力传感器,所以它是一种直接的标定方法。
激波管动态压力标准采用阶跃压力对压力传感器进行检定,他可以产生上升时间为纳
秒级别的阶跃压力。
图2 激波管动态压力传感器检定原理
频率响应:由正弦压力激励下的稳态响应特性,由幅频特性与相频特性组成;幅频特
性指正弦压力激励下,输出量与被测量振幅之比与频率的关系;相频特性指输出量与
被测量相差随频率变化的关系。
谐振频率:压力传感器具有最大幅值响应时的激励信号的频率。
自振频率(振铃频率)
w
d
:(阶跃信号激励)当被测量为阶跃变化时,在传感器输出
中瞬时出现的自由振堂频率。
w
d
=
2𝜋𝑁
t
。
过冲量δ:(阶跃信号激励)对传感器施加节约压力信号激励后,其响应中超出终值部
分的最大值与阶跃响应幅度之比δ
=
∆u1
ū
图3
阻尼比:实际阻尼系数与临界阻尼系数之比为阻尼比。
上升时间
t
r
:压力传感器被阶跃压力激励时,其响应值从阶跃响应幅度的10%过渡到
90%所需的时间(如图1)。
建立时间
t
s
:压力传感器被阶跃压力激励时,其响应从阶跃响应幅度的10%时刻起至
与终值只差进入阶跃响应幅度的±5%范围内时刻止所需的时间(如图1)。
图4
灵敏度K
s:压力传感器响应变化量与激励变化量之比。Ks
=ū∆P ;∆P为阶跃压力值。
图5
延时时间
t
s
:输入阶跃压力作用到传感器到传感器有信号输出时的时间差。
图6
表1为压力传感器计量性能要求:
表2为正弦压力标准的性能指标:
表3为激波管动态压力标准
参考文献:
1. 林俊阳.《压力传感器的动态特性测试方法研究》.厦门大学
2. 张大有.《激波管在压力传感器动态性能校准和实验上的应用》.宇航计测技术
3. JJG 624-2005 动态压力传感器检定规程
4. 张近等.《压力测量系统的激波管动态校准》.传感器技术
5. 王刚等.《压力传感器校准和测控系统研究》.四川大学