壓力傳感器(靜態(tài))檢定規(guī)程

1壓力傳感器(靜態(tài))檢定規(guī)程本檢定規(guī)程適用于測量范圍為(一0.1～500)MPa(表壓、差壓或絕壓)的壓力傳感器(靜態(tài))的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。GB/T15478—1995壓力傳感器性能試驗(yàn)方法GB/T18459—2001傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計算方法GB/T18806—2002電阻應(yīng)變式壓力傳感GB/T20522—2006半導(dǎo)體器件第14-3部分：半導(dǎo)體傳感器—壓力傳感器凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。3.1.1靜態(tài)壓力staticpressure2008定義1.8]3.1.2壓力傳感器pressuretransducer或裝置。[JJF1008—2008定義5.1]3.1.4靈敏度sensitivity傳感器輸出變化量與相應(yīng)的輸入變化量之比。[GB/T18459—2001定義2.3.2]正、反行程實(shí)際平均特性曲線相對于參比曲線來表示。[GB/T18459—2001定義2.3.6]壓力傳感器使用的法定計量單位為Pa(帕斯卡),或是它的十進(jìn)倍數(shù)單位：kPa、MPa等。壓力傳感器的輸出主要有電壓(V、mV)、電流(mA)或頻率(Hz)等。2壓力傳感器通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。力傳感器可分為表壓傳感器、差壓傳感器和絕壓傳感器。壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖1輸出信號輸出信號圖1壓力傳感器原理框圖壓力傳感器的準(zhǔn)確度等級及基本誤差限應(yīng)符合表1規(guī)定。表1準(zhǔn)確度等級及基本誤差限準(zhǔn)確度等級基本誤差/限(%)(以滿量程輸出值的百分?jǐn)?shù)表示)士0.05士0.1士1.5土2.0/士2.5壓力傳感器的線性的絕對值不得大于基本誤差限的絕對壓力傳感器的零點(diǎn)漂移不得大于基本誤差限絕對值的1/2。絕壓傳感器對此不作3本次檢定的靈敏度與上一周期的靈敏度差值的絕對值，與本次檢定的靈敏度的比值靜壓影響只適用于差壓傳感器，靜壓零位變化不得大于基本誤差限絕對值。曲線符合度只適用于非定點(diǎn)使用的非線性傳感器，曲線符合度不得大于基本誤差限6.1外觀6.1.1壓力傳感器的銘牌應(yīng)完整、清晰，應(yīng)具有出廠編號、型號規(guī)格、測量范圍等信息；產(chǎn)品名稱、準(zhǔn)確度等級、制造廠的名稱或商標(biāo)、額定工作電壓(或電流)、輸出信號、最大過載壓力、制造計量器具許可標(biāo)志及編號等信息可以根據(jù)情況在銘牌上增加，或在附帶的技術(shù)文件中進(jìn)行完整說明；差壓傳感器的高壓(+或H)和低壓(一或L)6.1.2壓力傳感器的配套零部件應(yīng)完好無損，外觀不應(yīng)有影響計量性能的銹蝕或損6.1.3壓力傳感器的電源輸入端和信號輸出端應(yīng)有明確的區(qū)別標(biāo)志，在附帶的技術(shù)文6.1.4使用中的壓力傳感器應(yīng)有上一周期的檢定證書，新制造的壓力傳感器應(yīng)有出廠壓力值下降(或上升)不得超過試驗(yàn)壓力的1%。傳感器各組端子(包括外殼)之間的絕緣電阻應(yīng)不小于10MQ。檢定時所需的計量標(biāo)準(zhǔn)器具及配套設(shè)備可按被檢壓力傳感器的規(guī)格，參照表2進(jìn)行選擇并組合成套。對0.1級以下的被檢壓力傳感器，整套檢定設(shè)備檢定時引入的擴(kuò)展不確定度U應(yīng)不超過被檢壓力傳感器基本誤差限絕對值的1/4;對0.1級和0.05級被檢壓力傳感器，由此引入的擴(kuò)展不確定度U應(yīng)不超過被檢壓力傳感器基本誤差限絕對值的1/3;對0.05級以上的被檢壓力傳感器，由此引入的擴(kuò)展不確定度U應(yīng)不超過被檢壓力傳感器基本誤差限絕對值的1/2。4表2計量標(biāo)準(zhǔn)器具及配套設(shè)備序號1活塞式壓力真空計及氣體活塞壓力計、自動標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器、按7.1.1的要求，通過不確定度分析確定向壓力傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)壓力信號2按7.1.1的要求，通過不確定度分析確定壓力傳感器輸出信號的3允許誤差±1%直流供電電源(輸出信號與供電電源不相關(guān))過不確定度分析確定直流供電電源(輸出信號與供電電源相關(guān))45不低于10級6高低溫試驗(yàn)箱器溫度范圍，溫度波動度度不超過±2.0℃高、低溫壓力傳感器的檢定7灰塵，露點(diǎn)穩(wěn)定并低于傳感器殼體10℃氣體介質(zhì)傳感器檢定用8a)檢定時的環(huán)境溫度視被檢壓力傳感器的準(zhǔn)確度等級而定，應(yīng)符合表3要求。表3檢定環(huán)境溫度要求準(zhǔn)確度等級溫度0.01級、0.02級0.05級0.1級、0.2(0.25)級、0.5級1.0級及以下等級5b)相對濕度：小于80%;c)所處環(huán)境應(yīng)沒有影響壓力傳感器穩(wěn)定輸出的機(jī)械振動和外磁場(地磁場除外)。壓力傳感器首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查的檢定項(xiàng)目見表4。檢定項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定十十十十 十十—-十十十十十十十十十十十十十+十十5.7靜壓影響十十十+注：表中“+”表示應(yīng)檢定項(xiàng)目，“一”表示可不檢定項(xiàng)目。7.3檢定方法用目力觀測，應(yīng)符合6.1的要求。7.3.2檢定前準(zhǔn)備7.3.2.1設(shè)備的連接與安裝檢定前，壓力傳感器應(yīng)在檢定環(huán)境條件下放置2h以上，方可進(jìn)行檢定。將壓力傳感器按要求與壓力標(biāo)準(zhǔn)裝置連接，對采用液體為傳壓介質(zhì)的壓力標(biāo)準(zhǔn)器，安裝時應(yīng)排除管路中的空氣。壓力傳感器、激勵電源、讀數(shù)記錄裝置等儀器設(shè)備按規(guī)定連接方式連接，使其處于正常工作位置和狀態(tài)。安裝壓力傳感器時，應(yīng)盡量使壓力傳感器的感壓面與壓力標(biāo)準(zhǔn)器的參考平面在同一水平面上，對于由高度差引起的誤差，可參檢定系統(tǒng)正確安裝、連接后，至少需通電預(yù)熱30min。7.3.2.3檢定前預(yù)壓對檢定系統(tǒng)加壓至預(yù)壓壓力，穩(wěn)定1min后，緩慢通大氣，連續(xù)進(jìn)行3次。預(yù)壓壓力：正表壓傳感器為其測量范圍上限；負(fù)表壓傳感器為測量范圍下限或當(dāng)?shù)?大氣壓的90%以上疏空度；差壓傳感器為額定工作壓力；絕壓傳感器及正負(fù)壓復(fù)合量程傳感器為測量范圍上限和下限(或當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?0%以上疏空度)兩個壓力點(diǎn)。7.3.3密封性檢查將壓力傳感器和壓力測量儀表安裝在壓力標(biāo)準(zhǔn)器上，平穩(wěn)地升壓(或疏空),使壓力傳感器測量室壓力達(dá)到密封性檢查壓力，關(guān)閉壓力源，待壓力穩(wěn)定后，耐壓15min,在最后5min內(nèi)通過壓力測量儀表觀察，其壓力值下降(或上升)不得超過試驗(yàn)壓力密封性檢查壓力：正表壓傳感器為其測量范圍上限；負(fù)表壓傳感器為測量范圍下限或當(dāng)?shù)卮髿鈮旱?0%以上疏空度；差壓傳感器為額定工作壓力；絕壓及正負(fù)壓復(fù)合量程傳感器取測量范圍上限和下限(或當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?0%以上疏空度)偏離當(dāng)前大氣壓較大者。差壓傳感器在進(jìn)行密封性檢查時，高低壓力容室連通，并同時引入額定工作壓力進(jìn)7.3.4絕緣電阻檢定在環(huán)境溫度為15℃~35℃,相對濕度為45%～75%時，在被檢傳感器不施加激勵電源的條件下，用輸出電壓為直流100V的絕緣電阻表，將電源端子和輸出端子分別短接，用絕緣電阻表分別測量電源端子與接地端子(外殼)、電源端子與輸出端子、輸出端子與接地端子(外殼)之間的絕緣電阻。測量時，應(yīng)穩(wěn)定10s后讀數(shù)。7.3.5零點(diǎn)漂移檢定在規(guī)定的環(huán)境條件下，傳感器通電預(yù)熱及預(yù)壓后，記錄零點(diǎn)初始輸出值yo,然后每隔15min記錄一次零點(diǎn)輸出值y;(i=1,2,3,…),從開始記錄起連續(xù)進(jìn)行的時間不得少于1h,零點(diǎn)漂移d?按公式(1)計算，其值應(yīng)符合5.5的要求。yrs——滿量程輸出值。7.3.6輸出值檢定檢定首先從測量下限(或選取的檢定下限點(diǎn))開始，逐點(diǎn)平穩(wěn)地升壓至測量上限，依次記錄各檢定點(diǎn)正行程輸出值；然后使輸入壓力在測量上限處產(chǎn)生一明顯的波動，待壓力穩(wěn)定后記錄壓力傳感器在測量上限處的反行程輸出值，再逐點(diǎn)平穩(wěn)地降壓至測量下限(或選取的檢定下限點(diǎn)),倒序記錄各檢定點(diǎn)反行程輸出值。檢定過程中應(yīng)平穩(wěn)地升壓或降壓，避免出現(xiàn)超調(diào)或回調(diào)現(xiàn)象。準(zhǔn)確度等級低于0.1級(含0.1級)的壓力傳感器，應(yīng)在測量范圍內(nèi)至少均勻或合理地選取6個檢定點(diǎn)(包括零點(diǎn))。準(zhǔn)確度等級高于0.05級(含0.05級)的壓力傳感器，應(yīng)在測量范圍內(nèi)至少均勻或合理地選取9個檢定點(diǎn)(包括零點(diǎn))。正行程和反行程檢定往返一次為一個循環(huán)。壓力傳感器應(yīng)至少進(jìn)行三個循環(huán)的7對于輸出信號與供電電源相關(guān)的壓力傳感器，由于輸出信號值受供電電源影響較大，在選擇供電電源時，供電電源除了滿足上述要求外，還應(yīng)將供電電壓(或電流)精確調(diào)整到傳感器生產(chǎn)廠家規(guī)定的供電電壓(或電流)值。在檢定工作開展前及結(jié)束后，應(yīng)分別檢查供電電源是否符合要求，并記錄電源輸出值，如超過傳感器對電源的要求，壓力傳感器在整個測量范圍內(nèi)有m個檢定點(diǎn)，并進(jìn)行n次循環(huán)檢定。各檢定點(diǎn)的正、反行程檢定輸出值的算術(shù)平均值，分別按公式(2)、(3)計算：yiy——正行程第i個檢定點(diǎn)第j次檢定輸出值；分別由yi、yp;(i=1,2,…,m)所連接的曲線，稱為正行程校準(zhǔn)曲線和反行各檢定點(diǎn)的正行程和反行程檢定輸出值的算術(shù)平均值，按公式(4)計算：由y:所連接的曲線稱為壓力傳感器的校準(zhǔn)曲線。本規(guī)程規(guī)定可采用端點(diǎn)平移直線和最小二乘直線作為壓力傳感器的工作直線，但必端點(diǎn)連線方程yep可用公式(5)表示：通過公式(6)、(7)計算各檢定點(diǎn)正、反行程算術(shù)平均值與端點(diǎn)連線方程的差值：8從公式(6)、(7)的數(shù)據(jù)中，找出最大正偏差△yLn和最大負(fù)偏差△yLH,則端點(diǎn)平移線的截距a,按公式(8)計算：端點(diǎn)平移線的斜率與端點(diǎn)連線的斜率相同，按公式(9)計算：壓力傳感器工作直線為端點(diǎn)平移直線的方程，按公式(10)計算：b)最小二乘直線yrs計算壓力傳感器工作直線采用最小二乘直線的方程，按公式(11)計算：式中截距a'、斜率b'分別按公式(12)、(13)計算：7.3.8傳感器技術(shù)指標(biāo)的計算7.3.8.1靈敏度b壓力傳感器的靈敏度為工作直線的斜率。7.3.8.2滿量程輸出值yrs壓力傳感器的滿量程輸出值，按公式(14)計算：7.3.8.3重復(fù)性5R按公式(15)、(16)計算在各檢定點(diǎn)上正、反行程子樣標(biāo)準(zhǔn)偏差。9壓力傳感器在整個測量范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，按公式(17)計算：壓力傳感器的重復(fù)性表示為其隨機(jī)誤差的極限，按公式(18)計算：計算各檢定點(diǎn)中，同一檢定點(diǎn)正行程輸出值的算術(shù)平均值與反行程輸出值的算術(shù)平均值之差，按公式(19)計算： 傳感器遲滯按公式(20)計算：計算各檢定點(diǎn)輸出值的算術(shù)平均值y:與選定工作直線y:(ys或yts)的差值，按公式(21)計算： 傳感器的線性按公式(22)計算：△yLmax——取輸出值的算術(shù)平均值與選定工作直線的最大偏差。7.3.8.6壓力傳感器的基本誤差A(yù)線性壓力傳感器的基本誤差，按公式(23)計算：式中，壓力傳感器系統(tǒng)誤差SLh計算如下：a)采用端點(diǎn)平移直線為工作直線的壓力傳感器，其系統(tǒng)誤差按公式(24)計算：b)采用最小二乘直線為工作直線的壓力傳感器，計算各檢定點(diǎn)正行程輸出值的算術(shù)平均值和反行程輸出值的算術(shù)平均值，分別與最小二乘直線相應(yīng)的yts之間差值，按公式(25)、(26)計算：(△yLH)=y-yisi 直線的系統(tǒng)誤差，按公式(27)計算：7.3.9周期穩(wěn)定性的檢定本次檢定與上次檢定應(yīng)采用同一種工作直線計算公式。本次檢定的靈敏度與上一周期的靈敏度差值的絕對值，與本次檢定的靈敏度的比值為靈敏度周期穩(wěn)定性，按公式(28)計算，應(yīng)符合5.6的要求。S?——靈敏度周期穩(wěn)定性；b——本次檢定傳感器靈敏度；b?——上一周期傳感器靈敏度。7.3.10檢定幾種不同類型壓力傳感器的要求7.3.10.1差壓傳感器a)靜壓影響的檢定差壓傳感器靜壓影響的檢定可在密封性檢查時進(jìn)行，將高壓端(+)與低壓端(一)相連通，輸入額定工作壓力，待壓力穩(wěn)定后，讀取壓力傳感器的零位輸出，連續(xù)進(jìn)行3次。此時零位輸出值與壓力傳感器未加壓(通大氣)時零位輸出值之間的最大差值的絕對值為靜壓零位變化，應(yīng)符合5.7的要求。b)單向差壓傳感器輸出值檢定低壓端(一)通大氣，高壓端(+)加壓，按本規(guī)程7.3.1～7.3.9的方法進(jìn)行差壓范圍的輸出值檢定。c)雙向差壓傳感器輸出值檢定首先低壓端(一)通大氣，高壓端(+)加壓，然后高壓端(+)通大氣，低壓端(一)加壓，分別按本規(guī)程7.3.1～7.3.9的方法進(jìn)行差壓范圍的輸出值檢定。7.3.10.2非線性傳感器非線性傳感器的重復(fù)性和遲滯技術(shù)指標(biāo)依據(jù)線性傳感器的計算方法計算。a)曲線符合度的檢定曲線符合度的檢定僅適用于非定點(diǎn)使用的非線性傳感器。按照本規(guī)程7.3.6的方法進(jìn)行輸出值檢定，采用傳感器生產(chǎn)單位或使用單位提供的曲線擬合方法，根據(jù)傳感器實(shí)際輸入值與輸出值，求取參比曲線：ya=f(p),該非線性傳感器的曲線符合度，按公式(29)、(30)計算：Sc——非線性傳感器的曲線符合度；|△yc|mx——傳感器實(shí)際特性曲線與參比曲線的最大偏差；y:——傳感器在第i個檢定點(diǎn)輸出值的算術(shù)平均值；yc:——傳感器在第i個檢定點(diǎn)的參比特性值。非定點(diǎn)使用的非線性傳感器的曲線符合度，應(yīng)符合5.8的要求。b)非定點(diǎn)使用的非線性傳感器的基本誤差非定點(diǎn)使用的非線性傳感器的系統(tǒng)誤差，按公式(31)計算：5ch——非定點(diǎn)使用的非線性傳感器的系統(tǒng)誤差；偏差。非定點(diǎn)使用的非線性傳感器的基本誤差，按公式(32)計算：c)定點(diǎn)使用的非線性傳感器的基本誤差定點(diǎn)使用的非線性傳感器不計算曲線符合度，其基本誤差按公式(33)計算：7.3.10.3壓電式壓力傳感器變換器),調(diào)整電荷放大器的靈敏度，檢定過程中不允許重新調(diào)整。按本規(guī)程7.3.1~7.3.9的方法進(jìn)行檢定。b)對于輸入阻抗較低(電荷無法保持，輸出不能穩(wěn)定)的壓電式壓力傳感器，允許采用以下方法檢定。檢定時，均由零值(通大氣)開始加壓至預(yù)定檢定點(diǎn)，記錄傳感器輸出值，然后降壓回零值(通大氣)。再從零值加壓至下一個檢定點(diǎn)，這樣依次由小到大，再由大到小逐點(diǎn)檢定為一個循環(huán)。按本規(guī)程7.3.1～7.3.9的方法進(jìn)行檢定。采用此種方法檢定壓電式壓力傳感器只計算其線性，必須在檢定證書中說明采用“復(fù)零檢定”方法。7.3.10.4定溫度點(diǎn)使用的壓力傳感器按額定工作溫度或?qū)嶋H工作溫度的要求，將傳感器(包括盡可能多的電纜線)置于符合要求的高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)，將傳感器在確定的溫度點(diǎn)定溫，試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度達(dá)到目標(biāo)溫度后充分穩(wěn)定至少2h,按本規(guī)程7.3.1～7.3.9的方法進(jìn)行檢定。其在特定溫度點(diǎn)的基本誤差應(yīng)不大于基本誤差限。7