传感器标定与校准
40页1、第14章 传感器的标定与校准,传感器的标定与校准:通过试验,建立传感器的输出-输 入特性及其误差关系。 传感器的标定与校准方法:标准设备产生已知非电量 输入量,测试被标定传感器相应的输出量,并与输入量比较, 作出标定图表。 传感器的标定系统:被测非电量的标准发生器与标准测 试系统;待标传感器与配接的信号调理和显示、记录器等。 静态标定标定静态特性:灵敏度,线性度, 传感器的标定 精度; 动态标定动态特性参数(;n,)测试; 动态标定信号:阶跃信号或正弦信号。 传感器的标定与校准的目的:保正测量的准确、统一和法 制性。,14.1 测量误差基本概念,14.1.1 测量与测量误差 1.测量 “测量是以确定量值为目的的一种操作”。这种“操作” 就是测量中的比较过程将被测参数与其相应的测量单 位进行比较的过程。实现比较的工具就是测量仪器仪表 (简称仪表)。 检测是意义更为广泛的测量,它包含测量和检验的双 重含义。工程参数检测就是用专门的技术工具(仪表), 依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。一个完整 检测过程应包括: 信息的获取传感器(一次仪表); 信号的调理变送器(二次仪表) ; 信号的
2、显示与记录显示、记录仪(二次仪表) 。,14.1 测量误差基本概念,2. 测量误差 检测仪表获得的测量值与被测变量的真实值之间存在一定 的差异,这一差异称为测量误差。 误差公理实验结果都具有误差,误差自始至终存在于 一切科学实验的过程之中。 测量误差有绝对误差和相对误差之分。 (1)绝对误差 绝对误差在理论上是指测量值x与被测量的真值xi之间的 差值,即 =xxi=xx0 (真值xi一般用相对真值x0代替) 绝对误差是可正可负的,而不是误差的绝对值;绝对误 差还有量纲,它的单位与被测量的单位相同。,14.1 测量误差基本概念,测量误差的分类: 根据引起误差的原因和误差的性质,测量误差可分为 三类: 系统误差,具有确定性,决定测量的准确度,可以进 行修正; 随机误差,具有偶然性,决定测量的精密度,利用误 差理论进行处理; 粗大误差,是错误,应剔除。,14.1 测量误差基本概念,(2)相对误差 实际相对误差: (14-3) 标称相对误差(或示值相对误差) (14-4) 测量误差是对某一次具体测量好坏的评价。,14.1 测量误差基本概念,14.1.2 仪表误差 1 .仪表误差术语 测量仪表的
3、示值误差 =仪表示值x-真实值xi =xx0(xi用约定真值x0来代替 ) 相对示值误差 测量仪表的最大允许误差 定义是“对给定的测量仪 表,规范、规程等所允许的误差极限值”。有时也称为测 量仪表的允许误差限,或简称允许误差(允)。,14.1 测量误差基本概念,测量仪表的固有误差 常称为测量仪表的基本误差。 定义是“在参考条件下确定的测量仪表的误差”。此参考条 件也称为标准条件,是指为测量仪表的性能试验或为测量 结果的相互比较而规定的使用条件,一般包括作用于测量 仪表的各影响量的参考值或参考范围。 附加误差 附加误差是指测量仪表在非标准条件时所 增加的误差,它是由于影响量存在和变化而引起的,如温 度附加误差、压力附加误差等等。,14.1 测量误差基本概念,2.测量范围和量程 测量范围: 指“测量仪器的误差处在规定极限内的一组 被测量的值”。 量程: 指测量范围的上限值和下限值的代数差。 例如:测量范围为0100时,量程为100; 测量范围为20100时,量程为80; 测量范围为20100时,量程为120。,14.1 测量误差基本概念,3.精确度(简称精度) 仪表误差: (仪表)引用误差
4、: 仪表的准确度用仪表的最大引用误差max(即仪表的最大 允许误差允)来表示,即 式中,max仪表在测量范围内的最大绝对误差; 仪表误差整体上评价仪表在其测量范围内测量的好坏。,14.1 测量误差基本概念,仪表精度等级a(去掉仪表误差的“”号和“%”) a=0.005,0.01,0.02,0.05;0.1, 0.2, ( 0.4),0.5; 级标准表 级标准表 1.0,1.5, 2.5,(4.0);等 工业用表 仪表的基本误差: max=仪表量程a%,14.1 测量误差基本概念,3仪表变差(升降变差) 升降变差(又称回程误差或示值变差),是指在相同条件 下,使用同一仪表对某一参数进行正、反行程测量时,对应于 同一测量值所得的仪表示值不等,正、反行程示值之差的绝对 值称为升降变差,即 (升降)变差正行程示值反行程示值 仪表变差也用最大引用误差表示,即 必须注意,仪表的变差不能超出仪 表的允许误差(或基本误差)。,图14-1 测量仪表的变差,14.1 测量误差基本概念,例14-1 某压力传感器的测量范围为010MPa,校验该传感 器时得到的最大绝对误差为0.08MPa,试确定该传感器的精
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