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1、第16章传感器的标定第1页，共72页，编辑于2022年，星期日第第16章章 传感器的标定传感器的标定 所所所所谓谓谓谓传传传传感感感感器器器器的的的的标标标标定定定定，是是是是指指指指通通通通过过过过试试试试验验验验建建建建立立立立传传传传感感感感器器器器输输输输出出出出与与与与输输输输入入入入之之之之间间间间的的的的关关关关系系系系并并并并确确确确定定定定不不不不同同同同使使使使用用用用条条条条件件件件下下下下的的的的误误误误差差差差这这这这样一个过程。样一个过程。样一个过程。样一个过程。一一一一般般般般来来来来说说说说，对对对对传传传传感感感感器器器器进进进进行行行行标标标标定定定定时时时
2、时，必必必必须须须须以以以以国国国国家家家家和和和和地地地地方方方方计计计计量量量量部部部部门门门门的的的的有有有有关关关关检检检检定定定定规规规规程程程程为为为为依依依依据据据据，选选选选择择择择正正正正确确确确的的的的标标标标定定定定条条条条件件件件和和和和适适适适当当当当的的的的仪仪仪仪器器器器设设设设备备备备，并并并并按按按按照照照照一一一一定定定定的的的的程序进行。程序进行。程序进行。程序进行。第2页，共72页，编辑于2022年，星期日第第16章章 传感器的标定传感器的标定16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.3 用实验确定传感器的
3、动态参数用实验确定传感器的动态参数16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定第3页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 1 1.传感器标定的意义传感器标定的意义传感器标定的意义传感器标定的意义 (1 1)是是是是设设设设计计计计、制制制制造造造造和和和和使使使使用用用用传传传传感感感感器器器器的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要环环环环节节节节。任任任任何何何何传传传传感感感感器器器器制制制制造造造造、装装装装配配配配完完完完毕毕毕毕，都都都都必必必必须须须须对对对对设设设设计计计计指指指指标标标标进进进进行标定试验，以保证量值的准确传递。行标定试
4、验，以保证量值的准确传递。行标定试验，以保证量值的准确传递。行标定试验，以保证量值的准确传递。(2 2)对对对对新新新新研研研研制制制制的的的的传传传传感感感感器器器器，须须须须进进进进行行行行标标标标定定定定试试试试验验验验，才才才才能能能能用用用用标标标标定定定定数数数数据据据据进进进进行行行行量量量量值值值值传传传传递递递递，而而而而标标标标定定定定数数数数据据据据又又又又可可可可作作作作为为为为改改改改进传感器设计的重要依据。进传感器设计的重要依据。进传感器设计的重要依据。进传感器设计的重要依据。第4页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 (3
5、 3)传传传传感感感感器器器器使使使使用用用用、存存存存储储储储一一一一段段段段时时时时间间间间后后后后，也也也也必必必必须须须须对对对对其其其其主主主主要要要要技技技技术术术术指指指指标标标标进进进进行行行行复复复复测测测测，称称称称为为为为校校校校准准准准(校校校校准准准准和和和和标标标标定定定定本本本本质质质质上上上上是一样的是一样的是一样的是一样的)，以确保其性能指标达到要求。，以确保其性能指标达到要求。，以确保其性能指标达到要求。，以确保其性能指标达到要求。(4 4)对对对对出出出出现现现现故故故故障障障障的的的的传传传传感感感感器器器器，若若若若经经经经修修修修理理理理还还还还可可
6、可可继继继继续续续续使使使使用用用用，修修修修理理理理后后后后也也也也必必必必须须须须再再再再次次次次进进进进行行行行标标标标定定定定试试试试验验验验，因因因因为为为为它它它它的的的的某某某某些些些些指标可能发生了变化。指标可能发生了变化。指标可能发生了变化。指标可能发生了变化。第5页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义万能拉力试验机如图所示。万能拉力试验机如图所示。万能拉力试验机如图所示。万能拉力试验机如图所示。第6页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 2 2.传感器标定的基本方法传感器标定的基本方法传感器
7、标定的基本方法传感器标定的基本方法 将将将将已已已已知知知知的的的的被被被被测测测测量量量量作作作作为为为为待待待待标标标标定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的输输输输入入入入，同同同同时时时时用用用用输输输输出出出出量量量量测测测测量量量量环环环环节节节节将将将将待待待待标标标标定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的输输输输出出出出信信信信号号号号测测测测量量量量并并并并显显显显示示示示出出出出来来来来(待待待待标标标标定定定定传传传传感感感感器器器器本本本本身身身身包包包包括括括括后后后后续续续续测测测测量量量量电电电电路路路路和和和和显显显显示示示示部部部部分分分分时时时时，标标标
8、标定定定定系系系系统统统统也也也也可可可可不不不不要要要要输输输输出出出出量量量量测测测测量量量量环环环环节节节节)；对对对对所所所所获获获获得得得得的的的的传传传传感感感感器器器器输输输输入入入入量量量量和和和和输输输输出出出出量量量量进进进进行行行行处处处处理理理理和和和和比比比比较较较较，从从从从而而而而得得得得到到到到一一一一系系系系列列列列表表表表征征征征两两两两者者者者对对对对应应应应关关关关系系系系的的的的标标标标定定定定曲曲曲曲线线线线，进进进进而而而而得得得得到到到到传传传传感感感感器器器器的的的的性能指标。性能指标。性能指标。性能指标。第7页，共72页，编辑于2022年，星
9、期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 3 3.传感器标定的分类传感器标定的分类传感器标定的分类传感器标定的分类 (1 1)根据标定时所用的设备进行分类根据标定时所用的设备进行分类根据标定时所用的设备进行分类根据标定时所用的设备进行分类 绝绝绝绝对对对对标标标标定定定定法法法法。被被被被测测测测量量量量是是是是由由由由高高高高精精精精度度度度的的的的设设设设备备备备产产产产生生生生并并并并测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。测量其大小的。特点：精度较高，但较复杂。相相相相对对对对标标标标定定定定法法法法
10、或或或或比比比比对对对对标标标标定定定定法法法法。被被被被测测测测量量量量是是是是用用用用根根根根据据据据绝绝绝绝对对对对标标标标定定定定法法法法标标标标定定定定好好好好的的的的标标标标准准准准传传传传感感感感器器器器来来来来测测测测量量量量的的的的。特特特特点点点点：简简简简单单单单易易易易行行行行，但标定精度较低。但标定精度较低。但标定精度较低。但标定精度较低。标定装置标准传感器待标定传感器输出量显示输出量测量第8页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 (2 2)根据标定的内容分类根据标定的内容分类根据标定的内容分类根据标定的内容分类 静静静静态态
11、态态标标标标定定定定。确确确确定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的静静静静态态态态指指指指标标标标，主主主主要要要要有有有有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。动动动动态态态态标标标标定定定定。确确确确定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的动动动动态态态态指指指指标标标标，主主主主要要要要有有有有时间常数、谐振频率和阻尼比等。时间常数、谐振频率和阻尼比等。时间常数、谐振频率和阻尼比等。时间常数、谐振频率和阻尼比等。有有有有时时时时根根根根据据据据需需需需要要要要也也也也对对对对非非非非测测测测量量
12、量量方方方方向向向向(因因因因素素素素)的的的的灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、温温温温度响应、环境影响等进行标定。度响应、环境影响等进行标定。度响应、环境影响等进行标定。度响应、环境影响等进行标定。第9页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 以压电加速度传感器为例以压电加速度传感器为例以压电加速度传感器为例以压电加速度传感器为例 工工工工作作作作特特特特性性性性标标标标定定定定项项项项目目目目包包包包括括括括：参参参参考考考考灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、幅幅幅幅频频频频响响响响应应应应、相相相相频频频频响响响响应应应应、安安安安装装装装谐谐谐谐振振振振频频频
13、频率率率率、幅幅幅幅值值值值线线线线性性性性度度度度、年稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。年稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。年稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。年稳定性、横向灵敏度比、电阻抗等。环环环环境境境境特特特特性性性性标标标标定定定定项项项项目目目目包包包包括括括括：温温温温度度度度响响响响应应应应、瞬瞬瞬瞬变变变变温温温温度度度度灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、气气气气密密密密性性性性、基基基基座座座座主主主主应应应应变变变变灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、声声声声灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、磁灵敏度、安装力矩灵敏度、极限加速度等。磁灵敏度、安装力矩灵敏度、极限加速度等。磁灵敏度、安装力矩灵敏度、极限
14、加速度等。磁灵敏度、安装力矩灵敏度、极限加速度等。第10页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 物物物物理理理理、几几几几何何何何参参参参数数数数的的的的测测测测试试试试包包包包括括括括：重重重重量量量量、极极极极性性性性、电电电电缆缆缆缆特特特特性性性性、接接接接插插插插件件件件型型型型号号号号、安安安安装装装装螺螺螺螺纹纹纹纹、外外外外形形形形尺尺尺尺寸寸寸寸、结构形式等。结构形式等。结构形式等。结构形式等。第11页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 对对对对传传传传感感感感器器器器进进进进行行行行标标标
15、标定定定定的的的的目目目目的的的的是是是是，依依依依据据据据试试试试验验验验数数数数据据据据确确确确定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的各各各各项项项项性性性性能能能能指指指指标标标标，亦亦亦亦即即即即确确确确定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的测测测测量量量量精精精精度度度度。传传传传感感感感器器器器制制制制造造造造出出出出来来来来之之之之后后后后，自自自自身身身身的的的的测测测测量量量量精精精精度度度度就就就就客客客客观观观观确确确确定定定定了了了了。但但但但标标标标定定定定结结结结果果果果可可可可能能能能因因因因所所所所用用用用的的的的标标标标定定定定装装装装置置置置或或或或标标
16、标标定定定定数数数数据据据据处处处处理理理理方方方方法法法法不不不不同同同同而而而而出出出出现现现现差差差差异异异异。一一一一个个个个高高高高精精精精度度度度的的的的传传传传感感感感器器器器，如如如如果果果果标标标标定定定定方方方方法法法法不不不不当当当当，则则则则很很很很可可可可能能能能在在在在实实实实测测测测中中中中产产产产生生生生较较较较大大大大的的的的误误误误差差差差；反反反反之之之之，一一一一个个个个精精精精度度度度不不不不太太太太高高高高的的的的传传传传感感感感器器器器，如如如如果果果果标标标标定定定定方方方方法法法法得得得得当当当当，反反反反而而而而可可可可能能能能在在在在实实实
17、实测中产生较小的误差。测中产生较小的误差。测中产生较小的误差。测中产生较小的误差。第12页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 提提提提高高高高标标标标定定定定设设设设备备备备、指指指指示示示示仪仪仪仪器器器器的的的的精精精精度度度度有有有有助助助助于于于于提提提提高高高高标标标标定定定定精精精精度度度度。按按按按有有有有关关关关规规规规定定定定，标标标标定定定定设设设设备备备备、指指指指示示示示仪仪仪仪器器器器的的的的精精精精度度度度都都都都有有有有最最最最低低低低要要要要求求求求。在在在在此此此此规规规规定定定定上上上上，标标标标定定定定设设设设备
18、备备备和和和和指指指指示示示示仪仪仪仪器器器器的的的的精精精精度度度度越越越越高高高高，标标标标定定定定的精度也越高。的精度也越高。的精度也越高。的精度也越高。数数数数据据据据处处处处理理理理的的的的方方方方法法法法很很很很多多多多，不不不不同同同同方方方方法法法法精精精精度度度度不不不不同同同同，因因因因此此此此，提高对标定数据处理的精度也很重要。提高对标定数据处理的精度也很重要。提高对标定数据处理的精度也很重要。提高对标定数据处理的精度也很重要。第13页，共72页，编辑于2022年，星期日16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义 还还还还应应应应注注注注意意意意减减减减小小小小环环环环境
19、境境境变变变变化化化化引引引引起起起起的的的的误误误误差差差差。传传传传感感感感器器器器一一一一般般般般由由由由制制制制造造造造厂厂厂厂在在在在实实实实验验验验室室室室内内内内按按按按规规规规定定定定条条条条件件件件进进进进行行行行标标标标定定定定。但但但但在在在在实实实实验验验验室室室室内内内内不不不不可可可可能能能能模模模模拟拟拟拟各各各各种种种种使使使使用用用用状状状状态态态态。使使使使用用用用状状状状态态态态改改改改变变变变引引引引起起起起测测测测试试试试数数数数据据据据变变变变化化化化时时时时，将将将将会会会会给给给给测测测测量量量量带带带带来来来来明明明明显显显显的的的的误误误误差
20、差差差。为为为为此此此此，设设设设计计计计传传传传感感感感器器器器时时时时就就就就应应应应考考考考虑虑虑虑这这这这一一一一因因因因素素素素的的的的影影影影响响响响。某某某某些些些些环环环环境境境境条条条条件件件件对对对对传传传传感感感感器器器器输输输输出出出出的的的的影影影影响响响响不不不不可可可可消消消消除除除除时时时时，可可可可在在在在特特特特定定定定条条条条件件件件下下下下标标标标定定定定，并并并并给给给给出出出出在在在在不不不不同同同同条条条条件件件件下下下下标标标标定定定定值值值值的的的的修修修修正正正正系系系系数数数数或或或或修修修修正正正正公公公公式式式式。若若若若能能能能在在在
21、在测测测测量现场进行标定，则效果更好。量现场进行标定，则效果更好。量现场进行标定，则效果更好。量现场进行标定，则效果更好。第14页，共72页，编辑于2022年，星期日第第16章章 传感器的标定传感器的标定16.1 传感器标定的意义传感器标定的意义16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定第15页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.
22、3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第16页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度 1 1.传感器静态标定的条件传感器静态标定的条件传感器静态标定的条件传感器静态标定的条件 静静静静态态态态标标标标定定定定是是是是在在在在静静静静态态态态标标标标准准准准条条条条件件件件下下下下进进进进行行行行的的的的。静静静静态态态态标标标标准准准准条条条条件件件件是是是是指指指指无无无无加加加加速速速速度度度度、振振振振动动动动与与与与冲冲冲冲击击击击(除除除除非非非非这这这这些些些些参参参参数数数
23、数本本本本身身身身就就就就是是是是被被被被测测测测物物物物理理理理量量量量)，环环环环境境境境温温温温度度度度一一一一般般般般为为为为室室室室温温温温(2020 5 5)，相对湿度不大于，相对湿度不大于，相对湿度不大于，相对湿度不大于85%85%，大气压力为，大气压力为，大气压力为，大气压力为101.32101.32 7.999 kPa7.999 kPa。第17页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度 2 2.标准器具精度的选择标准器具精度的选择标准器具精度的选择标准器具精度的选择 为为为为保保保保证证证证标标标标定定定定精精精精度度
24、度度，必必必必须须须须选选选选择择择择与与与与被被被被标标标标定定定定传传传传感感感感器器器器精精精精度度度度要要要要求求求求相相相相适适适适应应应应的的的的一一一一定定定定等等等等级级级级的的的的标标标标准准准准器器器器具具具具(一一一一般般般般所所所所用用用用测测测测量量量量仪仪仪仪器器器器和和和和设设设设备备备备的的的的精精精精度度度度至至至至少少少少要要要要比比比比被被被被标标标标定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的精精精精度度度度高高高高一一一一个个个个量量量量级级级级)，它它它它应应应应符符符符合合合合国国国国家家家家计计计计量量量量量量量量值值值值传传传传递递递递的的的的规规
25、规规定定定定，或或或或经经经经计计计计量部门检定合格。量部门检定合格。量部门检定合格。量部门检定合格。第18页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第19页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤 静态标定须遵循一定的程序，其过程步骤为静态标定须遵循一定的程序，其过程步骤为静态标定须遵循一定的程序，其过程
26、步骤为静态标定须遵循一定的程序，其过程步骤为 将传感器全量程将传感器全量程将传感器全量程将传感器全量程(测量范围测量范围测量范围测量范围)分成若干等间距点。分成若干等间距点。分成若干等间距点。分成若干等间距点。根根根根据据据据传传传传感感感感器器器器量量量量程程程程分分分分点点点点情情情情况况况况，由由由由小小小小到到到到大大大大逐逐逐逐渐渐渐渐一一一一点点点点一一一一点点点点地地地地输输输输入入入入标标标标准准准准量量量量值值值值，并并并并记记记记录录录录与与与与各各各各输输输输入入入入值值值值对对对对应的输出值。应的输出值。应的输出值。应的输出值。将将将将输输输输入入入入值值值值由由由由大
27、大大大到到到到小小小小一一一一点点点点一一一一点点点点地地地地减减减减下下下下来来来来，同同同同时记录与各输入值对应的输出值。时记录与各输入值对应的输出值。时记录与各输入值对应的输出值。时记录与各输入值对应的输出值。第20页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤 按按按按、所所所所述述述述过过过过程程程程，对对对对传传传传感感感感器器器器进进进进行行行行正正正正、反反反反行行行行程程程程往往往往复复复复循循循循环环环环多多多多次次次次测测测测试试试试(一一一一般般般般为为为为3 3 1010次次次次)，将将将将得得得得到到到到的的的的输输输输出出
28、出出输输输输入入入入测试数据用表格列出或绘成曲线。测试数据用表格列出或绘成曲线。测试数据用表格列出或绘成曲线。测试数据用表格列出或绘成曲线。对对对对测测测测试试试试数数数数据据据据进进进进行行行行必必必必要要要要的的的的处处处处理理理理，根根根根据据据据处处处处理理理理结结结结果果果果确确确确定定定定传传传传感感感感器器器器的的的的线线线线性性性性度度度度、灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度、迟迟迟迟滞滞滞滞和和和和重重重重复复复复性性性性等等等等静静静静态特性指标。态特性指标。态特性指标。态特性指标。第21页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静
29、态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第22页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 1 1.力标定装置力标定装置力标定装置力标定装置 图图图图示示示示是是是是一一一一种种种种杠杠杠杠杆杆杆杆式式式式测测测测力力力力机机机机原原原原理理理理，这这这这是是是是一一一一种种种种直直直直接接接接加测力砝码的标定装置。加测力砝码的标定装置。加测力砝码的标定装置。加测力砝码的标定装置。1支支架架；2传传感感器
30、器；3杠杆；杠杆；4砝码砝码第23页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 2 2.压力标定装置压力标定装置压力标定装置压力标定装置 常常常常用用用用压压压压力力力力标标标标定定定定装装装装置置置置有有有有：活活活活塞塞塞塞压压压压力力力力计计计计(用用用用作作作作从从从从10 10 PaPa到到到到几几几几千千千千MPaMPa的的的的压压压压力力力力标标标标定定定定设设设设备备备备)；杠杠杠杠杆杆杆杆式式式式压压压压力力力力标标标标定定定定机机机机；弹弹弹弹簧簧簧簧测测测测力力力力计计计计式式式式压压压压力力力力标标标标定定定定机机机机；水水水水银
31、银银银压压压压力力力力计计计计(用用用用作作作作从从从从10 10 PaPa到到到到几几几几千千千千MPaMPa的的的的压压压压力力力力标标标标定定定定设设设设备备备备)；麦麦麦麦式式式式真真真真空空空空计计计计(在在在在133.332133.332 10105 5133.332 133.332 10 10 PaPa范范范范围围围围内内内内用用用用来来来来产生标准压力产生标准压力产生标准压力产生标准压力)。第24页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 杠杠杠杠杆杆杆杆式式式式压压压压力力力力标标标标定定定定机机机机如如如如图图图图所所所所示示示示。
32、标标标标定定定定时时时时，加加加加上上上上所所所所需需需需砝砝砝砝码码码码后后后后，把把把把凸凸凸凸轮轮轮轮放放放放倒倒倒倒，使使使使传传传传感感感感器器器器突突突突然然然然受受受受到到到到力力力力的的的的作作作作用用用用。一次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。一次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。一次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。一次标定必须在短时间内完成，约数秒钟。1传传感感器器；2支支柱柱；3杠杠杆杆；4凸凸轮轮；5砝码砝码第25页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 3 3.位移标定设备位移标定设备位移标定设备位移标定设备 位位位位移移
33、移移标标标标定定定定设设设设备备备备主主主主要要要要是是是是各各各各种种种种长长长长度度度度的的的的计计计计量量量量器器器器具具具具。包包包包括括括括：各各各各种种种种直直直直尺尺尺尺；深深深深度度度度尺尺尺尺；深深深深度度度度千千千千分分分分尺尺尺尺；量量量量块块块块；塞规；塞规；塞规；塞规；专门制造的标准样柱等。专门制造的标准样柱等。专门制造的标准样柱等。专门制造的标准样柱等。其中，量块的其中，量块的其中，量块的其中，量块的精度最高，使用方便，标定范围广。精度最高，使用方便，标定范围广。精度最高，使用方便，标定范围广。精度最高，使用方便，标定范围广。第26页，共72页，编辑于2022年，星
34、期日16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 4 4.温度标定设备温度标定设备温度标定设备温度标定设备 低低低低温温温温至至至至630.74 630.74 主主主主要要要要用用用用铂铂铂铂电电电电阻阻阻阻温温温温度度度度计计计计，630.74630.741064 1064 用用用用铂铂铂铂铑铑铑铑-铂铂铂铂热热热热电电电电偶偶偶偶，1064 1064 以以以以上上上上则则则则用用用用光光光光学学学学高温计。高温计。高温计。高温计。第27页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置 5 5.应变标定设备应变标定设备应变标定设备应变标定设备 一一一一般
35、般般般是是是是用用用用加加加加载载载载后后后后能能能能产产产产生生生生均均均均匀匀匀匀、准准准准确确确确的的的的一一一一维维维维应应应应力力力力的的的的装装装装置置置置，常常常常用用用用泊泊泊泊松松松松比比比比为为为为0.2850.285的的的的合合合合金金金金钢钢钢钢制制制制作作作作的的的的等等等等弯弯弯弯矩矩矩矩梁梁梁梁或或或或等等等等强强强强度度度度悬悬悬悬臂臂臂臂梁梁梁梁来来来来实实实实现现现现。梁梁梁梁的的的的应应应应变变变变常常常常用用用用挠挠挠挠度度度度计计计计转换后测得。转换后测得。转换后测得。转换后测得。第28页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2 传感器的静态标定传
36、感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第29页，共72页，编辑于2022年，星期日16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.2.1 静态标定的条件与仪器精度静态标定的条件与仪器精度16.2.2 静态标定的过程步骤静态标定的过程步骤16.2.3 常用静态标定装置常用静态标定装置16.2.4 传感器静态标定举例传感器静态标定举例第30页，共72页，编辑于2022年，星期日第第16章章 传感器的标定传感器的标定1
37、6.1 传感器标定的意义传感器标定的意义16.2 传感器的静态标定传感器的静态标定16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.4 传感器的动态标定传感器的动态标定第31页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数 与与与与动动动动态态态态响响响响应应应应有有有有关关关关的的的的参参参参数数数数，一一一一阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器只只只只有有有有一一一一个个个个时时时时间间间间常常常常数数数数t t t t，二二二二阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器则则则则有有有有谐谐谐谐振振振振频频频频率率率率w w w w0
38、 0和和和和阻阻阻阻尼尼尼尼比比比比x x x x两两两两个个个个参参参参数数数数。通通通通过过过过实实实实验验验验确确确确定定定定这这这这些些些些参参参参数数数数的的的的方方方方法法法法很很很很多多多多，如如如如通通通通过过过过测测测测量量量量传传传传感感感感器器器器的的的的阶阶阶阶跃跃跃跃响响响响应应应应、正正正正弦弦弦弦响响响响应应应应、线线线线性性性性输输输输入入入入响响响响应应应应、白白白白噪噪噪噪声声声声，及及及及机机机机械械械械振振振振动动动动法法法法等等等等。其其其其中中中中最最最最常常常常用用用用的的的的是是是是测测测测量量量量传传传传感感感感器器器器的阶跃响应。的阶跃响应。
39、的阶跃响应。的阶跃响应。第32页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.216.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法的方法的方法16.3.316.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数
40、的其他方法16.3.416.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法第33页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法 对对对对一一一一阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器，测测测测得得得得阶阶阶阶跃跃跃跃响响响响应应应应后后后后，输输输输出出出出值值值值达达达达到到到到稳稳稳稳态态态态值值值值的的的的63.2 63.2%所所所所经经经经历历历历的的的的时时时时间间间间即即即即为为为为它它它它的的的的时时时时间间间间常常常常数数数数。但但但但这这这
41、这样样样样确确确确定定定定时时时时间间间间常常常常数数数数没没没没有有有有涉涉涉涉及及及及响响响响应应应应的的的的全全全全过过过过程程程程，测测测测量量量量结结结结果果果果的的的的可可可可靠靠靠靠性性性性仅仅仅仅取取取取决决决决于于于于某某某某些些些些个个个个别别别别的的的的瞬瞬瞬瞬时时时时值值值值。为为为为获获获获得得得得更更更更可可可可靠靠靠靠的的的的结结结结果果果果常采用下面的方法。常采用下面的方法。常采用下面的方法。常采用下面的方法。第34页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法 一阶传感器的阶跃响应为一阶传感
42、器的阶跃响应为一阶传感器的阶跃响应为一阶传感器的阶跃响应为令令zt/t t，上式可改写为，上式可改写为 依依据据测测得得的的y(t)由由上上式式可可求求出出对对应应的的z，作作出出z-t曲曲线线，则则应应得得到到线线性性关关系系，根根据据t tD Dt/D Dz可可确确定定时时间间常常数。如下图所示。数。如下图所示。第35页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法 这这这这种种种种方方方方法法法法考考考考虑虑虑虑了了了了瞬瞬瞬瞬态态态态响响响响应应应应的的的的全全全全过过过过程程程程，具具具具有有有有较较较较高高高高的的
43、的的可可可可靠靠靠靠性性性性。另另另另外外外外，还还还还可可可可根根根根据据据据z z-t t曲曲曲曲线线线线与与与与直直直直线线线线的的的的符符符符合合合合程程程程度判断传感器与一阶传感器的符合程度。度判断传感器与一阶传感器的符合程度。度判断传感器与一阶传感器的符合程度。度判断传感器与一阶传感器的符合程度。第36页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.216.3.2 实验
44、确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法的方法的方法16.3.316.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法16.3.416.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法 第37页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法 二二二二阶阶阶阶传传传传
45、感感感感器器器器一一一一般般般般都都都都设设设设计计计计成成成成阻阻阻阻尼尼尼尼比比比比x x x x0.7 0.7 0.80.8的的的的欠欠欠欠阻阻阻阻尼尼尼尼系系系系统统统统。输输输输入入入入阶阶阶阶跃跃跃跃信信信信号号号号时时时时，典典典典型型型型的的的的欠欠欠欠阻阻阻阻尼尼尼尼二二二二阶阶阶阶传传传传感感感感器器器器的的的的瞬瞬瞬瞬态态态态响响响响应应应应是是是是以以以以角角角角频频频频率率率率w w w wd d作作作作衰衰衰衰减减减减振振振振荡荡荡荡的的的的，如如如如图图图图所所所所示示示示。角角角角频频频频率率率率w w w wd d为为为为第38页，共72页，编辑于2022年，
46、星期日16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法于是可将式于是可将式于是可将式于是可将式(1 1.5656)改写为改写为改写为改写为第39页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法 按按按按照照照照求求求求极极极极值值值值的的的的通通通通用用用用方方方方法法法法，可可可可求求求求得得得得各各各各振振振振荡荡荡荡峰峰峰峰值值值值所所所所对对对对应应应应的的的的时时时时间间间间为为为为t tk kk kp p p p/w w w wd d(k k0 0,1
47、1,2 2,)。将将将将到到到到达达达达第第第第一一一一个个个个极极极极大大大大值值值值所所所所用用用用的的的的时时时时间间间间t tmmp p p p/w w w wd d代代代代入入入入式式式式(1616.1111)得得得得第40页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法 所以，测出过调量所以，测出过调量所以，测出过调量所以，测出过调量s s s s，即可得阻尼比，即可得阻尼比，即可得阻尼比，即可得阻尼比x x x x为为为为由由由由t tmmp p p p/w w w wd d可得可得可得可得第41
48、页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比的方法与阻尼比的方法 若若若若测测测测得得得得阶阶阶阶跃跃跃跃响响响响应应应应的的的的较较较较长长长长变变变变化化化化过过过过程程程程，则则则则可可可可获获获获得可靠性更高的谐振频率和阻尼比。得可靠性更高的谐振频率和阻尼比。得可靠性更高的谐振频率和阻尼比。得可靠性更高的谐振频率和阻尼比。第42页，共72页，编辑于2022年，星期日16.3 用实验确定传感器的动态参数用实验确定传感器的动态参数16.3.116.3.1 实验确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法实验
49、确定一阶传感器时间常数的方法实验确定一阶传感器时间常数的方法16.3.216.3.2 实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比实验确定二阶传感器谐振频率与阻尼比 的方法的方法的方法的方法16.3.316.3.3 确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法确定传感器动态参数的其他方法16.3.416.3.4 确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法确定高阶传感器动态参数的方法 第43页，共72页，编辑于2022年，星期日 1 1.正弦信号响应法正弦信
50、号响应法正弦信号响应法正弦信号响应法 测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后测量传感器正弦稳态响应的幅值和相角，然后得到稳态正弦输出信号与输入信号的幅值比和相得到稳态正弦输出信号与输入信号的幅值比和相得到稳态正弦输出信号与输入信号的幅值比和相得到稳态正弦输出信号与输入信号的幅值比和相位差。逐渐改变输入正弦信号的频率，重复前述位差。逐渐改变输入正弦信号的频率，重复前述位差。逐渐改变输入正弦信号的频率，重复前述位差。逐渐改变输入正弦信号的频率，重复前述过程，即可得到幅频和相频特性曲线。由幅频和过程，即可得到幅频和相频