實(shí)驗(yàn)一 靜態(tài)壓力校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 靜態(tài)壓力校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)壓力儀表靜態(tài)校準(zhǔn)方法二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 使用活塞壓力計(jì)校準(zhǔn)彈簧管壓力計(jì)三.實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、YU-60活塞壓力計(jì)2、標(biāo)準(zhǔn)表3、彈簧壓力計(jì)四.實(shí)驗(yàn)原理一.壓力儀表的靜態(tài)校準(zhǔn)方法 壓力檢測(cè)儀表的靜態(tài)校準(zhǔn)在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度20±5，濕度80%，大氣壓力為760±80mmHg，且無(wú)振動(dòng)沖擊的環(huán)境）進(jìn)行，采用一定標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的校準(zhǔn)裝置，對(duì)儀表重復(fù)進(jìn)行不少于三次的全量程逐級(jí)加載和卸載測(cè)試，并將儀表輸出量與輸入的標(biāo)準(zhǔn)量做比較，獲得各次校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或曲線(xiàn)。一般在被校表的測(cè)量范圍內(nèi)，均勻的選擇至少5個(gè)以上的校驗(yàn)點(diǎn)，其中包括量程起始點(diǎn)和終點(diǎn)。 靜態(tài)校準(zhǔn)方法有標(biāo)準(zhǔn)壓力

2、法與標(biāo)準(zhǔn)表法兩種。標(biāo)準(zhǔn)壓力法是將被校表的示值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值比較，主要用于校驗(yàn)0.25級(jí)以上的精密壓力表，亦可用于校驗(yàn)各種工業(yè)用壓力表。標(biāo)準(zhǔn)壓力法校準(zhǔn)進(jìn)度高，但比較費(fèi)力、費(fèi)時(shí)。標(biāo)準(zhǔn)表法則是在相同壓力條件下將被校表與標(biāo)準(zhǔn)表的示值進(jìn)行比較，標(biāo)準(zhǔn)表的允許絕對(duì)誤差應(yīng)小于被校表允許絕對(duì)誤差的1/31/5，這樣可忽略標(biāo)準(zhǔn)表的誤差，將其示值作為真實(shí)壓力。標(biāo)準(zhǔn)表校驗(yàn)法比較快捷方便，所以實(shí)驗(yàn)校驗(yàn)中應(yīng)用較多。二.校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法即壓力儀表靜態(tài)特性的計(jì)算1.測(cè)量范圍 每個(gè)用于測(cè)量的檢測(cè)儀表都有其確定的測(cè)量范圍，它是檢測(cè)儀表按規(guī)定的精度對(duì)被測(cè)變量進(jìn)行測(cè)量的允許的范圍。測(cè)量范圍的最小值和最大值分別為測(cè)量上限和測(cè)量上限，簡(jiǎn)稱(chēng)

3、下限和上限。量程可以用來(lái)表示其測(cè)量范圍的大小，用其測(cè)量上限值與下限值的代數(shù)差來(lái)表示，即 量程=|測(cè)量上限值-測(cè)量下限值|2.精度等級(jí) 工業(yè)檢測(cè)儀表系統(tǒng)常以最大引用誤差最為判斷精度等級(jí)的尺度。3.靈敏度 靈敏度是指測(cè)量系統(tǒng)在靜態(tài)測(cè)量時(shí)，輸出量的增量與輸入量的增量之比，即 對(duì)線(xiàn)性測(cè)量系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，靈敏度為 亦即線(xiàn)性測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度是常數(shù)，可由靜態(tài)特性曲線(xiàn)（直線(xiàn)）的斜率來(lái)求得，如圖1-1（a）所示。式中，my、mx為y軸和x軸的比例尺，為相應(yīng)點(diǎn)切線(xiàn)與x軸間的夾角。非線(xiàn)性測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度是變化的，如圖1-1（b）所示。圖1-1靈敏度的量綱是輸出量的量綱和輸入量的量綱之比。4.線(xiàn)性度 線(xiàn)性度通常也稱(chēng)為非線(xiàn)性

4、度。理想的測(cè)量系統(tǒng)，其靜態(tài)特性曲線(xiàn)是一條直線(xiàn)。但實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的輸入與輸出曲線(xiàn)并不是一條理想的直線(xiàn)。線(xiàn)性度就是反映測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際輸出、輸入關(guān)系曲線(xiàn)與據(jù)此擬合的理想直線(xiàn)偏離程度。通常用最大非線(xiàn)性引用誤差來(lái)表示。即式中，為線(xiàn)性度；為校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)之間的最大偏差；為以擬合直線(xiàn)方程計(jì)算得到的滿(mǎn)量程輸出值。由于最大偏差是以擬合直線(xiàn)為基準(zhǔn)計(jì)算的，因此擬合直線(xiàn)確定的方法不同，則不同測(cè)量系統(tǒng)線(xiàn)性度也不同。所以，在表示線(xiàn)性度時(shí)應(yīng)注意要同時(shí)說(shuō)明具體采用的擬合方法。選擇擬合直線(xiàn)，通常以全量程多數(shù)測(cè)量點(diǎn)的非線(xiàn)性誤差都相對(duì)較小的為佳。常用的擬合直線(xiàn)方法有理論直線(xiàn)法、端基線(xiàn)法 和最小二乘法等，與之相對(duì)應(yīng)的即是理論線(xiàn)性度、

5、端基線(xiàn)性度和最小二乘法線(xiàn)性度等。實(shí)際工程中多采用理論線(xiàn)性度和最小二乘法線(xiàn)性度。5.遲滯遲滯，又稱(chēng)滯環(huán)，它說(shuō)明傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)的正向（輸入量增大）和反向（輸入量減少）輸入時(shí)輸出特性的不一致程度，亦即對(duì)應(yīng)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器或檢測(cè)系統(tǒng)在正、反行程時(shí)的輸出信號(hào)的數(shù)值不相等，見(jiàn)圖1-2所示。圖2.遲滯性遲滯誤差通常用最大遲滯引用誤差來(lái)表示，即式中，為最大遲滯引用誤差；為（輸入量相同時(shí)）正反行程輸出之間的最大絕對(duì)偏差；為測(cè)量系統(tǒng)滿(mǎn)量程值。在多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，應(yīng)以正反程輸出量平均值間的最大遲滯差值來(lái)計(jì)算。遲滯誤差通常是由于彈性元件、磁性元件以及摩擦、間隙等原因所引起的，一般需通過(guò)具體實(shí)測(cè)才能確定。6

6、.重復(fù)性 重復(fù)性表示檢測(cè)系統(tǒng)或傳感器在輸入量按同一方向（同為正行程或同為反行程）作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線(xiàn)的不一致程度，如圖1-3所示。圖1-3 檢測(cè)系統(tǒng)重復(fù)性示意圖特性曲線(xiàn)一致性好，重復(fù)性就好，誤差也小。重復(fù)性誤差是屬于隨機(jī)誤差性質(zhì)的，測(cè)量數(shù)據(jù)的離散程度是與隨機(jī)誤差的精密度相關(guān)的，因此 應(yīng)該根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)計(jì)算重復(fù)性指標(biāo)。重復(fù)性誤差可按下式計(jì)算：式中，為重復(fù)性誤差，Z為置信系數(shù)，對(duì)正態(tài)分布，當(dāng)Z取2時(shí)，置信概率為95%，Z取3時(shí)，概率為99.73%；對(duì)測(cè)量點(diǎn)和樣本數(shù)較少時(shí)，可按t分布表選取所需置信概率所對(duì)應(yīng)的置信系數(shù)。為正、反向各測(cè)量點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值；為測(cè)量系統(tǒng)滿(mǎn)量程值。7.分辨力能

7、引起輸出量發(fā)生變化時(shí)輸入量的最小變化量稱(chēng)為檢測(cè)系統(tǒng)的分辨力。例如，線(xiàn)繞電位器的電刷在同一匝導(dǎo)線(xiàn)上滑動(dòng)時(shí)，其輸出電阻值不發(fā)生變化，因此能引起線(xiàn)繞電位器輸出電阻值發(fā)生變化的（電刷）最小位移為電位器所用的導(dǎo)線(xiàn)直徑，導(dǎo)線(xiàn)直徑越細(xì)，其分辨力就愈高。許多測(cè)量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)各測(cè) 量點(diǎn)的分辨力并不相同，為統(tǒng)一，常用全量程中能引起輸出變化的各點(diǎn)最小輸入量中的最大值相對(duì)滿(mǎn)量程輸出值的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示系統(tǒng)的分辨力。即8.死區(qū) 死區(qū)又叫失靈區(qū)、鈍感區(qū)、閾值等，它指檢測(cè)系統(tǒng)在量程零點(diǎn)（或起始點(diǎn)）處能引起輸出量發(fā)生變化的最小輸入量。通常均希望減小失靈區(qū)，對(duì)數(shù)字儀表來(lái) 說(shuō)失靈區(qū)應(yīng)小于數(shù)字儀表最低位的二分之一。五.實(shí)驗(yàn)步驟1

8、.向YU-60活塞壓力計(jì)進(jìn)油；2.轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，加壓到一定值，讀取標(biāo)準(zhǔn)表與被校表的數(shù)值并記錄，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪加壓到幾個(gè)定值，讀取并記錄；3.反方向轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，開(kāi)始減壓，到一定值，讀取標(biāo)準(zhǔn)表與被校表的數(shù)值并記錄，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪減壓到幾個(gè)定值，讀取并記錄；4.重復(fù)2,3步三次，記錄三組數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)得出儀表靜態(tài)特性。六、數(shù)據(jù)記錄處理與分析1、數(shù)據(jù)記錄選取0.1、0.3、0.5、0。7、0.9MPa五個(gè)點(diǎn)，測(cè)量壓力值。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表來(lái)讀取壓力值，然后在讀取被校表上的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄如表1-1：0.1MPa0.3MPa0.5MPa0.7MPa0.9MPa第一次升程(MPa)0.0750.280.490.680.85

9、回程(MPa)0.0800.290.480.680.87第二次升程(MPa)0.0800.280.480.680.87回程(MPa)0.0750.280.480.680.87第三次升程(MPa)0.0750.280.480.680.87回程(MPa)0.0750.280.480.680.87均值(MPa)0.07670.28170.48170.680.8667表1-1 實(shí)驗(yàn)一記錄數(shù)據(jù)2、數(shù)據(jù)分析（1）測(cè)量范圍由（1-1）式可知，測(cè)量范圍即量程為1MPa。（2）精度等級(jí)由公式可知，。故精度等級(jí)為5.0級(jí)。（3）靈敏度曲線(xiàn)圖如圖1-5所示。圖1-5 被校表測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值曲線(xiàn)圖經(jīng)過(guò)擬合，可得曲線(xiàn)方程為：。式中為被校表的測(cè)量值，為標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)量值。由此可知，被校表的靈敏度為0.9892。（4）線(xiàn)性度將原曲線(xiàn)和擬合曲線(xiàn)做差可知，絕對(duì)誤差最大值=0.006003MPa，擬合直線(xiàn)中滿(mǎn)量程輸出值=0.9719，故根據(jù)公式（1-5）可知，線(xiàn)性度為：（5）遲滯由數(shù)據(jù)可知，正反行程輸出之間的最大絕對(duì)偏差=0.02MPa，故根據(jù)公式（1-6）可知，遲滯為：