壓力傳感器標(biāo)定與校準(zhǔn)

1、壓力傳感器檢定:1. 靜態(tài)檢定2. 動(dòng)態(tài)檢定我們把壓力傳感器的特性分成兩類靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。壓力傳感器靜態(tài)特性的 主要指標(biāo)是靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性、精度、溫度漂移和零點(diǎn)漂移等等。一般 我們校準(zhǔn)壓力傳感器都是校準(zhǔn)其靜態(tài)特性，這是因?yàn)槲覀儗毫鞲衅骼硐牖?，認(rèn)為 其固有頻率相當(dāng)大而且本身無(wú)阻尼，這時(shí)壓力傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性是一樣的。 然而在被測(cè)壓力隨時(shí)間變化的情況下，壓力傳感器的輸出能否追隨輸入壓力的快速變 化是一個(gè)很重要的問(wèn)題。有的壓力傳感器盡管其靜態(tài)特性非常好，但由于不能很好地 追隨輸入壓力的快速變化而導(dǎo)致嚴(yán)重的誤差，有時(shí)甚至出現(xiàn)高達(dá)百分之百的動(dòng)態(tài)誤差。 所以我們必須要進(jìn)行壓力傳

2、感器動(dòng)態(tài)特性的校準(zhǔn)，認(rèn)真分析其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。壓力傳 感器動(dòng)態(tài)特性可以用它的上升時(shí)間、固有頻率、幅頻特性、相頻特性等參數(shù)來(lái)描述。遲滯eH：正行程與反行程之間的曲線的不重合度；線性度eL （非線性誤差）：輸入輸出校準(zhǔn)曲線（實(shí)際）與選定的擬合直線之間的 吻合程度；重復(fù)性eR：正行程或反行程曲線多次測(cè)量時(shí)曲線的一致程度；置信系數(shù)a=2 （ % ）或a=3 （ % ）線性度、遲滯反映系統(tǒng)誤差；重復(fù)性反映偶然誤差。誤差（三者反應(yīng)系統(tǒng)總誤差）es： es= Ve2 + eL2 + eR2或 eS = eH + eL + eR根據(jù)檢定規(guī)程一壓力傳感器靜態(tài)，在校準(zhǔn)精密線性壓力傳感器時(shí)給出的校準(zhǔn)曲 線有二種最小二

3、乘直線和端點(diǎn)平移線。動(dòng)態(tài)檢定：1. 瞬態(tài)激勵(lì)法（階躍信號(hào)激勵(lì)）2. 正弦激勵(lì)法（正弦信號(hào)激勵(lì)）動(dòng)態(tài)檢定指標(biāo)、參數(shù)：頻率響應(yīng)、諧振頻率、自振頻率、阻尼比、上升時(shí)間、建立時(shí) 間、過(guò)沖量、靈敏度。正弦激勵(lì)法：正弦壓力信號(hào)輸入法是一種間接的檢定方法，即被檢定的壓力傳感器和 一個(gè)“參考”壓力傳感器相比較，而“參考”壓力傳感器具有理想的動(dòng)態(tài)性能。正弦 壓力激勵(lì)法在高頻、高壓時(shí)，正弦信號(hào)往往嚴(yán)重畸變。因此一般只能用于小壓力或低 頻范圍的檢定。圖1正弦壓力標(biāo)定與校準(zhǔn)原理正弦激勵(lì)法可以采用數(shù)字壓力表和相位計(jì)可以分別測(cè)量正弦信號(hào)的幅值和相位，測(cè)得 標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器測(cè)量得到的正弦壓力幅值A(chǔ) （等于標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器響應(yīng)電

4、壓幅值與標(biāo)準(zhǔn)壓力傳感器幅值靈敏度的乘積）和相位 ?1，以及被檢定壓力傳感器響應(yīng)正弦信號(hào)的幅值B和B相位?2，幅值靈敏度=A，相移=? - ?1。瞬態(tài)激勵(lì)法：一般采用瞬變函數(shù)激勵(lì)信號(hào)，這時(shí)就要用激波管來(lái)產(chǎn)生激波；瞬態(tài)壓力信號(hào)輸入法利用階躍波和其它非周期的脈沖信號(hào)作輸入，目前運(yùn)用得比較成功的是階躍 波輸入法。根據(jù)被標(biāo)定的壓力傳感器的階躍響應(yīng)，再用解析的方法計(jì)算其動(dòng)態(tài)特性， 此方法不需要?jiǎng)討B(tài)性能己知的參考?jí)毫鞲衅?，所以它是一種直接的標(biāo)定方法。激波管動(dòng)態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)采用階躍壓力對(duì)壓力傳感器進(jìn)行檢定，他可以產(chǎn)生上升時(shí)間為納 秒級(jí)別的階躍壓力。圖2激波管動(dòng)態(tài)壓力傳感器檢定原理頻率響應(yīng)：由正弦壓力激勵(lì) 下的穩(wěn)

5、態(tài)響應(yīng)特性，由幅頻特性與相頻特性組成；幅頻特 性指正弦壓力激勵(lì)下，輸出量與被測(cè)量振幅之比與頻率的關(guān)系；相頻特性指輸出量與 被測(cè)量相差隨頻率變化的關(guān)系。諧振頻率：壓力傳感器具有最大幅值響應(yīng)時(shí)的激勵(lì)信號(hào)的頻率。自振頻率（振鈴頻率） Wd ：（階躍信號(hào)激勵(lì)）當(dāng)被測(cè)量為階躍變化時(shí)，在傳感器輸出2?中瞬時(shí)出現(xiàn)的自由振堂頻率。Wd二一廠。過(guò)沖量$：（階躍信號(hào)激勵(lì)）對(duì)傳感器施加節(jié)約壓力信號(hào)激勵(lì)后，其響應(yīng)中超出終值部?u1分的最大值與階躍響應(yīng)幅度之比3= U圖3阻尼比：實(shí)際阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比為阻尼比。上升時(shí)間tr：壓力傳感器 被階躍壓力激勵(lì) 時(shí)，其響應(yīng)值從階躍響應(yīng)幅度的 10%過(guò)渡到 90%所需的時(shí)間（如圖1）。建立時(shí)間ts：壓力傳感器被階躍壓力激勵(lì)時(shí)，其響應(yīng)從階躍響應(yīng)幅度的 10%時(shí)刻起至 與終值只差進(jìn)入階躍響應(yīng)幅度的土 5%范圍內(nèi)時(shí)刻止所需的時(shí)間（如圖 1 ）。圖4靈敏度Ks：壓力傳感器響應(yīng)變化量與激勵(lì)變化量之比。Ks = / ; ?P為階躍壓力值圖5延時(shí)時(shí)間ts：輸入階躍壓力作用到傳感器到傳感器有信號(hào)輸出時(shí)的時(shí)間差。圖6表1為壓力傳感器計(jì)量性能要求：表2為正弦壓力標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo):表3為激波管動(dòng)態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)參考文獻(xiàn)：1. 林俊陽(yáng)壓力傳感器的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法研究廈門(mén)大學(xué)2. 張大有激波管在壓力傳感器動(dòng)態(tài)性能