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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位移传感器的更换及如何标定 更换步骤： 1.在确认位移传感器损坏的情况下，通知调度室摘牌作业，通知相关设备人员 关闭截门，进行缷压. 2.确认缷压后，缷下位移传感器。 3.在允许停电的情况下，断开24电源，摘除接线，并记清线的颜色，以免接新 线时出现错误，烧毁位移传感器。如果条件不允许停电，则要先摘除电源线，再摘除信号线。（最好摘线时，留一段磁尺线，以为接线根据颜色可以判断，节省时间，提高正确率） 4.确认缸体已装磁环，换上新的位移传感器，进行接线，先接正负时钟，正负 数据线，然后接电源线。接线完毕需重新确认接线正确性，确认后通知调度室，送电测试。 通常轧线所用位移传感器为六线制： BN 棕色+24V WH 白色0V GY 灰色- data PK 粉色+data YE 黄色+clock GN 绿色- clock 标定过程： 1.如果更换新位移传感器则需要找到相应的程序块进行重新标定，此程序块在 硬件输入里。
2.标定需要在线修改以下参数NFP , OFF 3.NFP参数为位移传感器的精度，在位移传感器说明书上即可读出 说明书上C所代表的数值即是位移传感器的精度。 例如：说明书上C所在位置注明为1，则需要将NFP值修改为5.0e-3，此值对应输出端YP应用单位为毫米，如果输出端YP用到的单位为米（具体单位要根据输出端YP连接到程序中的应用判断），则需要将5.0e-3改为5.0e-6 4.OFF值的修改需要根据量程范围确定 首先要判断位移传感器的零位，有的液压缸打到最大为0，有的液压缸打到最小为0.可以先把液压缸打到最大或最小时标定零位，然后打到相反的极限位置检查YP端显示值如果近似与量程极限，则标定完成，如果显示值为负数，则零位选择不正确，需重新判断最大还是最小时为零位。 零位的标定方法： 将液压缸打开到最大或最小，修改OFF值置0，将模块的输出YP端显示值复制到OFF中，这时YP端将显示近似为0。 例如量程为0—500mm的位移传感器，将液压缸打到最小时标定零位，然后将液压缸打到最大，YP端显示值为正数近似500，则说明标定正确完成；如果YP端显示值为负数，则需重新将液压缸打到最大时标定零位，然后将液压缸打到最小检测YP端显示值如果为正数近似500，则标定 注释： 精轧串辊缸位移传感器零位在中间位置，由设备插定位销确定，然后标定零位。
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https://www.doczj.com/doc/8614942729.html, 风洞材料、流体力学、声学、土木工程学、岩土力学。创伤医学、石油勘采与试井、液压动力机械试验。 合肥皖科智能技术有限公司凭借严格、科学的管理体系和管理机制，通过了船级社的ISO9001：2000质量管理体系认证。公司立志于新产品的研发和技术创新，瞄准前沿技术不断的努力和进取，承担科技部创新项目，被合肥市高新区认定为“科技小巨人”培育企业。 合肥皖科智能技术有限公司凭借严格、科学的管理体系和管理机制，通过了船级社的ISO9001：2000质量管理体系认证。公司立志于新产品的研发和技术创新，瞄准前沿技术不断的努力和进取，承担科技部创新项目，被合肥市高新区认定为“科技小巨人”培育企业。主要产品包括iEOS工业云数据库开发平台；工业物联网；WNK-WMS工业无线测量系统；温度、压力、流量、物位传感器、变送器等现场测量仪表。公司产品和服务广泛用于石油、化工、电力、冶金、水泥制造等行业。合肥皖科智能技术有限公司是安徽省唯一一家具有0.075%计量器具生产资质的企业，皖科梦：铸造民族品牌，展显中国力量！
压力传感器（静态）检定规程 JJG 860—94 本规程主要起草人：许新民（航空工业总公司第304研究所） 郭春山（中国计量科学研究院） 张首君（中国计量科学研究院） 参加起草人：陈景文（航空工业总公司第304研究所） 目次 一概述 二技术要求 三检定条件 四检定项目和检定方法 五检定结果处理和检定周期 附录1 压力传感器检定记录格式 附录2 检定证书内容格式（1） 附录3 检定证书内容格式（2） 压力传感器（静态）检定规程 本检定规程适用于新制造、使用中和修理后的压力传感器的静态检定。 一概述 压力传感器是一种能感受压力，并按照一定的规律将压力转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置，通常由压力敏感元件和转换元件组成。 按压力测试的不同类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器等。 二技术要求 1压力传感器的准确度等级和允许基本误差应符合表1规定。 表1 2压力传感器的配套应完整，外观不应有影响计量性能的锈蚀和损伤。各部件应装配牢固，不应有松动，脱焊或接触不良等现象。 3压力传感器在外壳上或外壳的铭牌上应清楚地标明其型号和编号。压力传感器的名称、
测量范围、准确度等级、制造厂家、制造日期及工作电源可在外壳或铭牌上标明，或在相应的技术文件中说明。 4差压传感器的高压（＋）和低压（－）接嘴应有明确的永久性标志。 5压力传感器的电源端和信号输出端应有明确的区别标志。 6重复性误差。压力传感器的重复性误差不得大于允许基本误差的绝对值。 7回程误差。压力传感器的回程误差不得大于允许基本误差的绝对值。 8线性误差。压力传感器的线性误差的绝对值不得大于允许基本误差的绝对值。非线性压力传感器对此不作要求。 三检定条件 9 压力标准器 压力标准器选择的基本原则是其基本误差的绝对值应小于被检压力传感器基本误差绝对值的1／3。准确度等级为0.05级的压力传感器允许采用一等标准器（±0.02%）作为压力标准器。 压力标准器可选用工作基准活塞式压力计、工作基准微压计、标准活塞式压力计、标准活塞式压力真空计、气体活塞式压力计、标准浮球式压力计、标准液体压力计、补偿式微压计、数字式压力计、精密压力表及其他相应准确度等级的压力计量标准器。 10 检定设备 10.1激励电源。激励电源应按压力传感器要求配套，除非压力传感器对激励电源稳定性无特殊要求，否则其稳定度应为被检压力传感器允许基本误差绝对值的1／5～1／10，可选用精密稳压电源、稳流电源、干电池或蓄电池等。 10.2读数记录装置。检定压力传感器用的读数记录装置基本误差的绝对值应小于被检压力传感器允许基本误差绝对值的1／5～1／10，可选用数字式电压表、数字式频率计、电流表等。 10.3其他设备。真空计、数字式气压计（或标准气压表）、温度计、湿度计、精密电阻箱等。 10.4与压力标准器配套使用的加压（或抽空）系统应在示值检定范围内连续可调。 11 环境条件 11.1检定时的环境温度视被检压力传感器的准确度等级而定，应符合下列要求： 0.01、0.02级20±1℃ 0.05级20±2℃ 0.1、0.2、0.5级20±3℃ 其他等级20±5℃ 11.2检定前，压力传感器应在检定的环境温度下放置2h以上，方可进行检定。 11.3相对湿度：小于80% 大气压力：86～106kPa 四检定项目和检定方法 12 外观检查 12.1使用中的压力传感器应有前次检定证书，新制造的或修理后的压力传感器应有出厂合格证书。 12.2检查压力传感器的外观应符合本规程第2～5条要求。
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。 线性度eL （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； A x ）00% y^s 重复性eR ：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%） 迟滞eH 正行程与反行程之间的曲线的不重合度;
dp =± _ % 线性度、迟滞反映 系统误差；重复性反映 偶然误差 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 频围的检定。 xlOO% 贝塞尔公式 误差（三者反应系统总误 差）
电涡流位移传感器的原理及其静态标定方法电涡流是20世纪70年代以后发展较快的一种新型传感器，它广泛的应用在位移震动检测、金属材质鉴别，无损探伤等技术领域。 实验目的： 了解电涡流位移传感器的结构和工作原理。 了解电涡流位移传感器的静态标定方法。 实验原理 结构：变间隙式是最常用的一种电涡流传感器形式，它的结构很简单，由一个扁平线圈固定在框架上构成。线圈用高强度漆包铜线或银线绕成，用粘结剂粘在框架端部或是绕指在框架槽内。线圈框架应采用损耗小、电性能好、热膨胀系数小的材料，常用高频陶瓷、聚四氟乙烯等。由于激励频率较高，对所用的电缆和插头也要充分重视，一般使用专用的高频电缆和插头。 工作原理：在传感器线圈中通以高频电流，则在线圈中产生高频交变磁场。当到点被测金属板接近线圈，并置于线圈的磁场范围内，交变磁场在金属板的表面层内产生感应电流，即电涡流。电涡流又产生一个反向的磁场，减弱了线圈的原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化，这些参数的变化与导体的几何形状、电导率、线圈的几何参数、电流的频率以及线圈与被测导体间的距离有关。如果控制上述参数的变化，在其他条件不变的情况下，仅是线圈与金属板之间距离的单值函数，从而达到测量位移间隙的目的。 测量电路 当传感器接近被测导体时，损耗功率增大，回路失谐，输出电压相应变小。这样，在一定范围内，输出电压幅值与间隙呈近似线性关系。由于输出电压的频率始终恒定，因此称为定频幅式。这种电路采用适应晶体振荡器，旨在获得高稳定度频率的高频激励信号，以保证
稳定的输出。 实验仪器与材料 电涡流位移传感器静态标定系统 Hz-8500探头前置器 8511型电涡流探头 电涡流传感器测量装置 高精度数字万用表。 实验内容： 实验一：被测金属板采用铝质板，测量U-x 关系曲线。 实验二：被测金属板仍采用铝质板，但直径较小，测量U-x 关系曲线。 实验三：被测金属板采用铁板，测量U-x 关系曲线。 5、实验数据： 实验一数据： 6、实验要求： 1、画出（实验一）中的U-x 关系曲线，确定传感器的线性工作范围计算传感器的灵敏度。答：线性工作范围：由画出的U-X关系曲线可以看出其线性工作范围在0~13 灵敏度：(15.4-1.78)/13=1.048
(1) 1 dR d R dA A 四种压力传感器的基本工作原理及特点 一：电阻应变式传感器 1 1电阻应变式传感器定义 被测的动态压力作用在弹性敏感元件上， 使它产生变形，在其变形的部位粘 贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称 为电阻应变式压力传感器。 1.2电阻应变式传感器的工作原理 电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片 箔式应变片是以厚度为0.002―― 0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔 栅宽度为0.003――0.008mm 。丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝 （直 径0. 015--0. 05mm ），平行地排成栅形（一般2――40条），电阻值60――200 ?， 通常为 120 ?，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即 制成了纸基的电阻丝式应变片。测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于 待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时， 电阻片 也跟随变形。如下图所示。B 为栅宽，L 为基长。 I 绘式应吏片 b ）笹式应变片 材料的电阻变化率由下式决定:
式中; R—材料电阻2
3 —材料电阻率 由材料力学知识得; K —金属电阻应变片的敏感度系数 式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分 dR 、dL 改写成增 量出、/L,可得 由式(2)可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形 而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了 ZR 的变化，也就得 到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。 1.3电阻应变式传感器的分类及特点 「测低压用的膜片式压力传感器 常用的电阻应变式压力传感器包括彳测中压用的膜片一一应变筒式压力传感器 -测高压用 的应变筒式压力传感器 1.3.1膜片一一应变筒式压力传感器的特点 该传感器的特点是具有 较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、 动态特性和较高的自震频率，可达30khz 以上，测量的上限压力可达到9.6mp a 。 适于测量高频脉动压力，又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量，如 火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量。 1.3.2膜片式应变压力传咸器的特点 A 这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时，非线性 较大。但小压力测量中由于变形很小，非线性误差可小于 0.5%，同时又有较高 的灵敏度，因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器。 B 这种传感器与膜片一应变筒式压力传感器相比， 自振频率较低，因此在低dR "R [(1 2 ) C(1 2 )]
压力传感器的动态标定 一、实验目的： 1、熟悉记忆示波器和电荷放大器使用方法； 2、用标定激波管标定传感器的动态参数； 3、计算传感器幅频特性和相频特性。 三、测试仪器设备： 1、记忆示波器1台（TDS210）； 2、CY-YD-205 1只，标定对象； 3、电荷放大器YE5850一台，连接石英压力传感器； 4、压电陶瓷传感器CY-YD-203T 1只； 5、电荷放大器KD5002 一台，连接压电陶瓷传感器，用于激波速度测量。 三、实验步骤： ( 1 ) 把石英传感器安装在激波管端壁上，并将石英传感器电缆接到电荷放大器YE5820的输入端，将YE5820的输出端电缆接到示波器ch2的输入端，并且将其上限频率置于100kHZ.灵敏度设在10pc/unit。打开YE5820电荷放大器(开关在背面)，“工作/复位”开关置于“复位”位置。 ( 2 ) 把侧壁的压电陶瓷传感器接到电荷放大器KD5002的输入端，并将放大器KD5002的输出接到示波器1通道。将放大器的上限截至频率设在100kHZ，示波器ch1垂直标尺置于500mv/div，ch2的垂直标尺置于20mv/div。 采样频率的设定：考虑到传感器的固有频率约为120kHz，由Shannon 采样定律，F s≥ 2F i，取F s＝500kS/s，即cm。也就是说水平标尺调节到500微妙/div为宜。 触发信源选ch1,上升沿单次触发，触发电平可调大一些,几十mv不成问题. ( 3 ) 激波管安装膜片，给气压机充气在4bar左右后,打开压气机阀门，将放大器置于“工作”，示波器”Ready”后, 打开激波管充气阀门，破膜，记录
压力传感器的选用 【学员问题】压力传感器的选用？ 【解答】压力传感器、压力变送器的种类及选用 压力传感器及压力变送器分为表压、尽压、差压等种类。常见0.1、0.2、0.5、1.0等精度等级。可丈量的压力范围很宽，小到几十毫米水柱，大的可达上百兆帕。不同种类压力传感器及压力变送器的工作温度范围也不同，常分成0~70℃、-25~85℃、-40~125℃、-55~150℃几个等级，某些特种压力传感器的工作温度可达400~500℃。 压力传感器及压力变送器基于不同的材料及结构设计有着不同的防水性能及防爆等级，接液腔体由于材料、外形的差异可丈量的流体介质种类也不同，常分为干燥气体、一般液体、酸碱腐蚀溶液、可燃性气液体、粘稠及特殊介质。压力传感器及压力变送器作为一次仪表需与二次仪表或计算机配合使用，压力传感器及压力变送器常见的供电方式为：DC5V、12V、24V、12V等，输出方式有：0~5V、1~5V、0.5~4.5V、0~10mA．0~20mA．4~20mA 等及Rs232、Rs485等与计算机的接口。 用户在选择压力传感器及压力变送器时，应充分了解压力丈量系统的工况，根据需要公道选择，使系统工作在最佳状态，并可降低工程造价。 压力传感器常见精度参数及试验设备 传感器静态标定设备：活塞压力计：精度优于0.05%数字压力表：精度优于0.05%直流稳
压电源：精度优于0.05%. 传感器温度检验设备：高温试验箱：温度从0℃～+250℃温度控制精度为1℃ 低温试验箱：温度能从0℃～-60℃温度控制精度为1℃ 传感器静态性能试验项目：零点输出、满量程输出、非线性、迟滞、重复性、零点漂移、超复荷。 传感器环境试验项目：零点温度漂移、灵敏度漂移、零点迟滞、灵敏度迟滞。（检查产品在规定的温度范内对温度的适应能力。此项参数对精度影响极为重要） 压力传感器使用留意事项 压力传感器及压力变送器在安装使用前应具体阅读产品样本及使用说明书，安装时压力接口不能泄露，确保量程及接线正确。压力传感器及压力变送器的外壳一般需接地，信号电缆线不得与动力电缆混合展设，压力传感器及压力变送器四周应避免有强电磁干扰。压力传感器及压力变送器在使用中应按行业规定进行周期检定。 以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。 结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。事实表明，习惯左右了成败，习惯改变人的一生。在现实生活中，大多数的人，对学习很难做到学而不厌，学习不是一
匡亘垂塑雯亚亟壅垂薹蛩 传感器与仪器仪表 文章编号＂１００８－－０５７０（２００８）１２－－１－－０１２７．－０２ 一种压力传感器动态数字滤波的实现方法 ＡＭｅｔｈｏｄｆｏｒ Ｄｙｎａｍｏ，ｄｉｇ加ｔｆｉｌｔｅｒＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＳｅｎｓｏｒｓ （南京工业大学）毛丽民孙冬梅程明霄 ＭＡＯ Ｌｉ－－ｍｉｎＳＵＮＤｏｎ９?ｍｅｉ ＣＨＥＮＧＭｉｎｇ－－ｘｉａｏ 摘要：本文运用高斯一牛顿法，根据压力传感器的响应曲线建立了传感器的动态模型。该方法可使拟合结果逼近无偏估计。从而提高拟合的精度。为提高传感器动态特性．采用零极点配置法根据动态模型设计了动态补偿数字滤波器。运用Ａｌｔｅｒａ提 供的ＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒ开发工具从Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型自动生成ｖＨＤＬ代码．并在ＦＰＧＡ上实现了３阶ｌｌＲ的数字滤波器，通过仿真取得了较好的效果。 ． 关键词：高斯—牛顿法；压力传感器：数字滤波器
中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｕｔｉｌｉｚｅｓＣ，ＢＵＳＳ—Ｎｅｗｔｏｎｍｅｔｈｏｄ．ｈａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｅ ｆｌｌｊ，ｌｌＳＯｒ ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅ．８Ｐ，ｎ，ｓｏｌｒ ｒｅ． ｓｐｏｎｓｅＣｌｌｌＷｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ ｅｌｌｌｌ．ｂ］ｅ ｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｒｅｔｓｕｈ ｔｏ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｈｅｕｎｂｉａｓｓｅｄｅｓｔｉｍａｔｅ，ａｎｄＰ，ｎｈａｌｌＣｔｐ ｆｉｔｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｃｏｒｎ?
ｐｅｎｓａｔｏｒｄｉｇｉｔａｌｌ融ｔｅｒｆｏｒＰｒｅｓｓｕｒｅ．ｆｌＰ，ｌｌｓｏｒｈａｓｂｅｅｎｄｅｓｉｇｎｅｄ ｂｙｚｅｒｏ—ｐｏｌｅｐｌａｃｅｍｅｎｔａｃｅｏｒ（１ｉｎｇ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌ ＵｓｉｎｇＤＳＰＢｕｉｌｄｅｒｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙ Ａｌｔｅｒａｈａｓａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｐｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅＶＨＤＬｃｏｄｅ ｆｒｏｍｔｈｅＳｉｍｕｌｉｎｋｍｏｄｅｌ，ｈａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ １ｔ ３ ｓｔｅｐｓＩＩＲｆｉｌｔｅｒ Ｏｉｌ ＦＰＧＡ，ａｎｄｔａｋｅｔｈｅ＃ｒｏｏｄ ｅｆｆｅｃｔｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． ‘ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｕｓｓ－Ｎｑｅｗｔｏｎｍｅｔｌａｏｄ；Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎ．ｓｏｌ＇；Ｄｉｇｉｔａｌ脚ｔｅｒ
压力传感器的论文 合理进行压力传感器的误差补偿是其应用的关键。压力传感器主要有偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差，本文将介绍这四种误差产生的机理和对 测试结果的影响，同时将介绍为提高测量精度的压力标定方法以及应用实例。 目前市场上传感器种类丰富多样，这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。这些传感器既包括最基本的变换器，也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器。由于存在这些差异，设计工程师必须尽可能够补偿压力传感器的测量误差，这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。在某些情况 下，补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。 本文以摩托罗拉公司的压力传感器为例，所涉及的概念适用于各种压力传感器的设计应用。 摩托罗拉公司生产的主流压力传感器是一种单片压阻器件，该器件具有3类： 1. 基本的或未加补偿标定； 2. 有标定并进行温度补偿； 3. 有标定、补偿和放大。 偏移量、范围标定以及温度补偿均可以通过薄膜电阻网络实现，这种薄膜电阻网络在封装过程中采用激光修正。 该传感器通常与微控制器结合使用，而微控制器的嵌入软件本身建立了传感器数学模型。微控制器读取了输出电压后，通过模数转换器的变换，该模型可以将电压量转换为压力测量值。 传感器最简单的数学模型即为传递函数。该模型可在整个标定过程中进行优化，并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。 从计量学的角度看，测量误差具有相当严格的定义：它表征了测量压力与实际压力之间的差异。而通常无法直接得到实际压力，但可以通过采用适当的压力标准加以估计，计量人员通常采用那些精度比被测设备高出至少10倍的仪器作为测量标准。 由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出电压转换为压力，测得的压力将产生如图1所示的误差。 这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成： a. 偏移量误差。由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定，因此变换器扩散和激光调节修正的变化将产生偏移量误差。 b. 灵敏度误差，产生误差大小与压力成正比。如果设备的灵敏度高于典型值，灵敏度误差将是压力的递增函数（见图1）。如果灵敏度低于典型值，那么灵敏度误差将是压力的递减函数。该误差的产生原因在于扩散过程的变化。 c. 线性误差。这是一个对初始误差影响较小的因素，该误差的产生原因在于硅片的物理非线性，但对于带放大器的传感器，还应包括放大器的非线性。线性误差曲线可以是凹形曲线，也可以是凸形曲线。 d. 滞后误差：在大多数情形中，滞后误差完全可以忽略不计，因为硅片具有很高的机械刚度。一般只需在压力变化很大的情形中考虑滞后误差。 标定可消除或极大地减小这些误差，而补偿技术通常要求确定系统实际传递函数的参数，而不是简单的使用典型值。电位计、可调电阻以及其他硬件均可在补偿过程中采用，而软件则能更灵活地实现这种误差补偿工作。 一点标定法可通过消除传递函数零点处的漂移来补偿偏移量误差，这类标定方法称为自动归零。
DYR301 压力传感器校准标定实验台上海大有仪器设备 一.装置功能 静态标定压力传感器。 二.技术指标 1.装置工作环境：常温、常压下运行。 2.工作电源：电压220VAC、50Hz，单相三线制，功率500W，安全保护：具有接地保护，漏电保护，过流保护。 3.装置外形尺寸：880×480×1450mm。 一.装置功能 静态标定压力传感器。 二.技术指标 1.装置工作环境：常温、常压下运行。 2.工作电源：电压220VAC、50Hz，单相三线制，功率500W，安全保护：具有接地保护，漏电保护，过流保护。 3.装置外形尺寸：880×480×1450mm。 一.装置功能 静态标定压力传感器。 二.技术指标 1.装置工作环境：常温、常压下运行。 2.工作电源：电压220VAC、50Hz，单相三线制，功率500W，安全保护：具有接地保护，漏电保护，过流保护。 3.装置外形尺寸：880×480×1450mm。 一.装置功能 静态标定压力传感器。 二.技术指标 1.装置工作环境：常温、常压下运行。 2.工作电源：电压220VAC、50Hz，单相三线制，功率500W，安全保护：具有接地保护，漏电保护，过流保护。 3.装置外形尺寸：880×480×1450mm。 一.装置功能 静态标定压力传感器。 二.技术指标 1.装置工作环境：常温、常压下运行。 2.工作电源：电压220VAC、50Hz，单相三线制，功率500W，安全保护：具有接地保护，漏电保护，过流保护。 3.装置外形尺寸：880×480×1450mm。 一.装置功能 静态标定压力传感器。 二.技术指标 1.装置工作环境：常温、常压下运行。 2.工作电源：电压220VAC、50Hz，单相三线制，功率500W，安全保护：具有接地保护，漏电保护，过流保护。 3.装置外形尺寸：880×480×1450mm。
标定与校准的概念 新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定，以确定其基本的静、动态特性，包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。 例如，对于一个压电式压力传感器，在受力后将输出电荷信号，即压力信号经传感器转换为电荷信号。但是，究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢？换句话说，我们测出了一定大小的电荷信号，但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢？ 这个问题只靠传感器本身是无法确定的，必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系，这个过程就称为标定。简单地说，利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。具体到压电式压力传感器来说，我们用专用的标定设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力，作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入――输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程，如图1-19所示。 图1-19 压电式压力传感器输入――输出关系 校准在某种程度上说也是一种标定，它是指传感器在经过一段时间储存或使用后，需要对其进行复测，以检测传感器的基本性能是否发生变化，判断它是否可以继续使用。因此，校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。在校准过程中，传感器的某些指标发生了变化，应对其进行修正。 标定与校准在本质上是相同的，校准实际上就是再次的标定，因此，下面都以标定为例作介绍。 1．7．2 标定的基本方法 标定的基本方法是，利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等)，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。例如，上述的压电式压力传感器，利用标准设备产生已知大小的标准压力，输入传感器后，得到相应的输出信号，这样就可以得到其标定曲线，根据标定曲线确定拟合直线，可作为测量的依据，如图1-20所示。
模拟量阀门直线位移传感器标定方法 加压过滤机电控液动阀门分为两种,为开关量阀门和模拟量阀门.开关量阀门上装有接近开关,其作用是保证阀门开关到位时电机自动断电和开关信号的反馈;模拟量阀门(4个滤液阀)上不但装有能保证电机自动断电的接近开关,还另外装有直线位移传感器,其作用是能够反馈阀门的实际开度从而可以对阀门开度进行检测和控制,这里以行程为250的直线位移传感器为例,对直线位移传感器的标定方法做介绍. 一仪表的组成: 直线位移传感器为四线制仪表,由2部分组成,分别为安装在阀门体上的探杆和安装在阀门控制箱上的二次仪表. 二仪表的标定: 在安装好探杆之后,其标定工作主要是调整阀门控制箱上的二次仪表,二次仪表表盘如下图:
二次仪表背面端子图如下: 标定以及安装方法: 1. 按端子图,接线时将探杆(发讯头)的三根线按照高低总的顺序依次接入,将“相”“中”两个端子接入AC220V电源;将“1+”“2-”两个端子与PLC柜连接. 2. 标定前把接入PLC柜的两根线拆下,将电流表两个表笔接入两个端子,将电流表拨至mA档. 3. 把阀门控制箱里面的小型断路器合上,可以看到阀门控制箱电源指示灯亮,再将表盘上的电源按钮按下,看到数字显示表上有读数则标定准备工作完毕. 4. 将阀门就地箱转换开关拨至“就地”档,手动执行关阀门动作,观察并确认阀门已经关到位,调整表盘上的“调零”按钮直到表盘上的开度显示为-10.电流表显示4mA以下.
5. 手动执行开阀门动作,观察并确认阀门已经开到位,调整表盘上的“调满”按钮直到表盘上的开度显示为260.电流表显示20mA以上。 6. 重复步骤5,步骤4至少3次以上,保证开到位时开度260,关到位时开度－10，则标定完毕.表盘上“校正”“标定”2个旋钮不允许现场调试人员以及岗位司机私自调整.
美国MEAS压力传感器 美国MEAS压力传感器 MEAS ICS系列PCB封装扩散硅压力传感器 MEAS ICS生产的PCB封装式压力传感器采用硅微机械加工技术，适合测量空气或非腐蚀性气体的压力、差压及有创血压，测量范围为1～500PSI。 传感器封装类型有：双列直插式封装（1210A/1220A/1230A/1240A型），表面贴封装（1451/1471型），TO-8（13/23/33/43型），TO-5（50型）和一次性血压计传感器（1620型）。 MEAS ICS系列隔离膜片压力传感器 MEAS ICS生产的充硅油不锈钢隔离式压力传感器适合于恶劣环境下的液体和气体压力的测量。 主要特点是采用了性能优秀的超稳型扩散硅压阻式传感器芯体，为压力变送器和生化仪器的OEM客户量身定制。 传感器按量程可分为：低压（82/154N系列）、中压（85/86/154N系列）、高压（87N系列）；按结构可分为：O型圈密封结构、焊接结构、齐平膜结构及小型结构等； 美国MEAS压力传感器 MEAS MSP系列微熔压力传感器 MEAS MSP系列采用微熔技术，引进航空应用科技，利用高温玻璃将微加工硅应变片熔化在不锈钢隔离膜片上。玻璃粘接工艺避免了温度、湿度、机械疲劳和介质对胶水和材料的影响，提高了传感器在工业环境下的长期稳定性。并采用稳定的ASIC电路保证了产品结构的小型化和成本的最优化。 本产品用途广泛，特别适合用于OEM客户及中等大批量应用，并可根据批量客户的需求量身定制。 产品按性能和用途分为：MSP100、MSP300/310/320/340、MSP400/430、MSP600/610、MSP800、MSP5100（新型）等系列。MEAS P/US系列高精度压力传感器 MEAS的高精度产品采用超稳扩散硅压阻芯片及金属应变芯片，并利用先进的数字补偿技术生产而成。 产品广泛应用于发电厂、水处理设施、航空航天航海系统、核试验台、飞行试验台、能源管理及监测系统。 产品按性能及用途可分为：US300（超小体积）、US600（高精度）、US5100（高性价比）及US10000（数字补偿）系列；P700（高性能）、P900（高性能）、P1200（工业通用）、P9000（数字补偿）等系列产品。 美国MEAS压力传感器 MEAS P系列轧钢/专用压力传感器 MEAS公司生产在特殊场合应用的产品： 如具有高频响、抗5倍过载能力，适应钢铁、冶金行业恶劣环境的P981-01XX系列、P9000-01XX 系列、P700-01XX系列等； 用于食品、制药、乳品加工及酿造行业的齐平膜、抗腐蚀的P380系列； 用于航空、航天、军工及海洋勘探行业的P1200（深海勘探）、P1400（中差压）、P1500（低压）、P1600（低差压）等系列产品。
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（%）或a=3（%） 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：e S=±√e H2+e L2+e R2 或e S=e H+e L+e R 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。
位移传感器的设计与系统标定综合实验 马杭 （上海大学理学院力学系，上海200436） An experiment by design and system calibration of displacement sensor for purpose of teaching Ma Hang (Department of Mechanics, College of Sciences, Shanghai University, Shanghai 200436) 摘要：本文介绍了新开发的综合型教学实验——位移传感器的设计及位移测试系统的标定实验的主要内容。进行该项实验，要求学生灵活应用所学的知识，得到动手、动脑的综合训练，进一步巩固和掌握所学知识并通过实验获取新的知识和能力，了解传感器这一科学研究与工程测量中重要器件的设计与制造的一般过程，起到举一反三的效果。 关键词：位移传感器，双悬臂梁，电阻应变计，电测，系统标定 传感器是科学实验与工程测量中常用的测量器件，用来把相关的物理量如温度、压力、浓度、载荷等转变成具有确定对应关系的电量输出，以满足对于信息的记录、显示、传输、存储、处理以及控制的要求。传感器种类繁多，发展日新月异，是实现自动测量与控制的第一个环节，在生产实践和科学研究的各个领域中发挥着极其重要的作用。以电测技术为基础的传感器是各类传感器中最常见的一类，结合力学类专业的学习特点以及本实验室的条件，我们设计开发了位移传感器的设计及位移测试系统的标定实验，并给我校力学专业的本科生和研究生进行了开设。 本实验要进行设计和制作的传感器是一种双悬臂梁式位移传感器（也叫引伸计），用于测量亚毫米级的微小位移，它利用电阻应变计作为敏感元件，利用钛合金微梁作为弹性元件，并利用电桥作为基本测量电路，利用静态数字电阻应变仪作为放大与输出仪器，这些元件和仪器与记录仪器共同组成了位移测试系统，可以实现对静态小位移的测量。 实验的主要内容有三个，分别为传感器的设计、制作和标定。传感器的设计也分为三个部分，即结构设计、组桥设计和理论灵敏度的计算。如图1所示，从结构设计方面说，当给定了测量范围或量程（即刀口移动的距离）以后，首先要考虑的问题是结构的形式和尺寸，其次要考虑的是弹性元件的材料选择、受力和材料的工作范围。传感器的受力至少应当能够
四种压力传感器的基本工作原理及特点 一：电阻应变式传感器 1 1电阻应变式传感器定义 被测的动态压力作用在弹性敏感元件上，使它产生变形，在其变形的部位粘贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。 1.2 电阻应变式传感器的工作原理 电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。 箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔栅宽度为0.003——0.008mm 。丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0．015--0．05mm)，平行地排成栅形(一般2——40条)，电阻值60——200 ?，通常为120 ?，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即制成了纸基的电阻丝式应变片。测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，电阻片也跟随变形。如下图所示。B 为栅宽，L 为基长。 材料的电阻变化率由下式决定： d d d R A R A ρρ=+ （1） 式中； R —材料电阻
由材料力学知识得； [(12)(12)]dR R C K μμεε=++-= (2) K —金属电阻应变片的敏感度系数 式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分dR 、dL 改写成增量ΔR 、ΔL,可得 R L K K R L ε??== (3) 由式(2)可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了ΔR 的变化，也就得到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。 1.3电阻应变式传感器的分类及特点 测低压用的膜片式压力传感器 常用的电阻应变式压力传感器包括 测中压用的膜片——应变筒式压力传感器 测高压用的应变筒式压力传感器 1.3.1膜片——应变筒式压力传感器的特点 该传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率，可达30khz 以上，测量的上限压力可达到9.6mp a 。适于测量高频脉动压力，又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量，如火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量。 1.3.2 膜片式应变压力传咸器的特点 A 这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时，非线性较大。但小压力测量中由于变形很小，非线性误差可小于0.5％，同时又有较高的灵敏度，因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器。 B 这种传感器与膜片—应变筒式压力传感器相比，自振频率较低，因此在低ρ—材料电阻率
燃气联试系统在正式工作之前要进行传感器校标；若测试现场环境发生变化，用户更有必要对传感器重新校标。 本系统用到的传感器有侧燃压力传感器和燃气压力传感器。 1．传感器校标特征图 图5.9 传感器校标特征 2．传感器校标计算公式 标定线的各点压强值对应的高度：（此处侧燃n =7，燃气n =8） 0h =4 04030201h h h h +++ 1h = 414131211h h h h +++ … … n h =2 21n n h h + （5-11） 定义各点压强对应的实际高度：（此处侧燃n =7，燃气n =8） 1P 时，1h -0h =△1h 2P 时，2h -0h =△2h
… … n P 时，n h -0h =△n h （5-12） 计算各标定压强间隔的内插系数：（此处侧燃n =7，燃气n =8） 1k =1 1h △P 2k = 2121 h - h P P -?? … … n k =1 -n n 1h -△h △--n n P P （5-13） 标定压强值求法： m P =1-n P +n K (m H -△1-n h ) （5-14） 其中，m H 为曲线上m 点至零线的高度； n K 为△1-n h 和△n h 之间的换算内插系数； 1-n P 为对应于△1-n h 的压强标定值； m P 为对应m H 高度求得的压强值。 传感器非线性计算公式： △h h △n △h n i n -i ╳100% （5-15） 其中，n 为标定线上的最大台阶数； △n h 为最大标定高度； i h △为第i 阶段的标定高度； i 为标定线是任一个阶梯（i =1、2、3…n ） 计算各点值，取其最大值表示传感器非线性值。 传感器滞后性(迟滞)参数计算公式： i2i1i4i3n 1(h -h h -h ) 4h ??+???╳100% （5-16）
《自动检测技术》实验指导书 北京交通大学机电学院测控系 2006年9月
实验一压力传感器的静态标定实验 一、实验目的要求 1、了解压力传感器静态标定的原理； 2、掌握压力传感器静态标定的方法； 3、确定压力传感器静态特性的参数。 二、实验基本原理 传感器的标定，就是通过实验建立传感器输入量和输出量之间的关系，同时也确定出不同使用条件下的误差关系。压力传感器的静态标定，主要指通过一系列的标定曲线得到其静态特性指标：非线性、迟滞、重复性和精度等。 三、实验系统 1、系统连接 2、实验设备 活塞式压力计（型号：YS/YU-600型）、标准压力表（精度：0.4级，量程：0~10MPa）、被标定的压力传感器（型号：AF1800，量程：0~10MPa）、数字万用表、标准砝码、工作液体（蓖麻油）。
3、活塞式压力计结构原理 测量活塞以及砝码的重力与螺旋压力发生器共同作用于密闭系统内的工作液体，当系统内工作液体的压力与此重力相平衡时，测量活塞1将被顶起而稳定在活塞筒3内的任一平衡位置上。这时有压力平衡关系： g m m A p )(1 0+= 式中：p 为系统内的工作液体压力；m 与m 0分别为活塞与砝码的质量；g 为重力加速度；A 为测量活塞的有效面积。对于一定的活塞压力计，A 为常数。 在承重托盘上换不同的砝码，由螺旋压力发生器推动工作活塞，工作液体就可处于不同的平衡压力下，因此可以方便而准确地由平衡时所加的砝码和活塞本身的质量得到压力p 的数值。此压力可以作为标准压力，用以校验压力表。如果把被校压力表6上的示值与这一准确的压力p 相比较，便可知道被校压力表的误差大小。也可以关闭a 阀，在b 阀上部接入标准压力表，由压力发生器改变工作液压力，比较被校表和标准表上的示值进行校准。同样，将被校压力表换成压力传感器，就可以通过比较压力传感器测量的压力值和标准表上的示值进行校准，对压力传感器进行静态标定。 4、扩散硅压力传感器 扩散硅压力传感器在单晶硅的基片上扩散出P 型或N 型电阻条，接成电桥。在压力作用下，根据半导体的压阻效应，基片产生压力，电阻条的电阻率产生很大变化，引起电阻的变化，把这一变化引入测量电路。则其输出电压的变化反映了所受到的压力变化。 四、实验方法和要求 1、根据实验设备设计实验电路连线图，装配、检查各种仪器、传感器及压 力表。 2、检查实验电路及油路。