5.4 传感器的标定与选择（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

5.4 传感器的标定与选择 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握传感器的标定与选择。 能力目标 理解和运用传感器的标定与校准、传感器的选择等内容进行掌握。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组总结传感器的选择。 新知学习 一 、传感器的标定与校准 用试验方法确定传感器性能参数的过程称为标定。任何一种传感器在制成以后，都必须按 照技术要求进行一系列的试验，以检验它是否达到原设计指标的要求，并最后确定传感器的基 本性能。这些基本性能一般包括灵敏度、线性范围、重复性和频率响应等。 新知学习 一 、传感器的标定与校准 传感器的标定应在其使用条件相似的环境状态下进行，并将传感器所配用的滤波器、放大 器及电缆等和传感器连接后一起标定。标定时应按照传感器规定的安装条件进行安装。传感器 的标定分静态标定和动态标定。 新知学习 静态标定就是输入已知标准非电量，测出传感器的输出，给出标定曲线、标定方程和标定常数，计算灵敏度、线性度、迟滞等传感器的静态特性指标。 传感器的静态标定设备有力标定设备(测力砝码、拉压式测力计)、压力标定设备(活塞 式压力计、水银压力计、麦氏真空计)、位移标定设备(量块、直尺等)、温度标定设备(铂 电阻温度计、铂铑-铂热电偶、基准光电高温比较仪)等。 1. 静态标定 一 、传感器的标定与校准 新知学习 对标定设备的要求是：具有足够的 精度，至少应比被标定的传感器高一个精度等级，并且符合国家计量量值传递的规定，或经计 量部门检定合格；量程范围应与被标定的传感器的量程相适应；性能稳定可靠，使用方便，能 用于多种环境。 1. 静态标定 一 、传感器的标定与校准 新知学习 一 、数据采集系统的组成 动态标定是通过确定其线性工作范围(用同一频率不同幅值的正弦信号输入传感器测量 其输出)、频率响应函数、幅频特性和相频特性曲线、阶跃响应曲线来确定传感器的频率响应 范围、幅值误差、时间常数、阻尼比、固有频率等动态特性指标。 2. 动态标定 新知学习 一 、数据采集系统的组成 传感器的种类繁多，动态标定方法各异，几种标定中常用的动态激励设备有激振器(电 磁振动台、低频回转台、机械振动台等)、激波管、周期与非周期的函数压力发生器等。其中 激振器可用于加速度、速度、位移、力、压力传感器的动态标定。 一般来说，传感器的性能指标通常随时间、环境的变化而改变，而且这种变化常常是不可 逆的，预测也是极其困难的。因此，标定工作不仅在传感器出厂时或安装时要进行，而且在传 感器的使用过程中还需定期校准。 2. 动态标定 新知学习 一 、数据采集系统的组成 为了对传感器进行标定和校准，必须有一个长期的、稳定的、高精度的基准。在一些测量 仪器中，特别是内部装有微处理器的测量仪器中，很容易实现自动校准功能。这种自动校准是 用稳定的恒压源或标准电阻对传感器输出的前级放大器及后续处理电路进行调整而实现的，如 果被测量是长度、角度或质量时，那么用标准的长度、角度或质量基准对仪器实行自动的定期或实时校准是可行的，但如果被测量是温度、流速或湿度时，则极难保持基准量的准确性。 2. 动态标定 新知学习 一 、数据采集系统的组成 对传感器或仪器进行校准时，需要精度比它高的基准器。这种基准器受时间的推移和使用 时磨损等因素的影响，参数会随之改变，因此对这种基准器还要用更高精度的基准器来定期校 准。这样一来，就形成了一个校准标准的分级管理系统，或称之为基准传递系统，最终的标准 基准器有赖于国家标准。 2. 动态标定 新知学习 一 、数据采集系统的组成 与传感器标定、校准相关联的技术之一，便是传感器的互换性。传感器在使用一段时间 后，由于性能变坏或完全损坏，就需用新的传感器进行替换，能进行替换的前提不仅是安装外 形尺寸不至于冲突，而且要求传感器的性能与被替换的传感器有很好的一致性，否则需重新标定。 2. 动态标定 新知学习 二 、传感器的选择 1.选择传感器时应考虑的条件 01 02 03 04 (1)与测量条件有关的因素 与测量条件有关的因素有：测量的目的，被测量的选择， 测量范围，输入信号的幅值、频带宽度，精度要求，测量所需要的时间。 (2)与传感器有关的技术指标 与传感器有关的技术指标有精度、稳定度、响应特性、 模拟量与数字量，输出幅值、对被测物体产生的负载效应、校正周期、超标准过大的输入信号 保护。 (3)与使用环境条件有关的因素 与使用环境条件有关的因素有：安装现场条件及情况， 环境条件(湿度、温度、振动等),信号传输距离，现场所需提供的功率容量。 (4)与购买和维修有关的因素 与购买和维修有关的因素有：价格，零配件的储