傳感器的校驗:常用的加速度傳感器的標定方法總結

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摘要:

傳感器的校驗:常用的加速度傳感器的標定方法總結今天,在介紹傳感器的具體標定方法中,以一個典型傳感器——加速度傳感器的標定為例,詳細像大家介紹幾種常用的標定方法。加速度傳感器的標定1.重力場法對具有零頻響應

傳感器的校驗:常用的加速度傳感器的標定方法總結

  今天,在介紹傳感器的具體標定方法中,以一個典型傳感器——加速度傳感器的標定為例,詳細像大家介紹幾種常用的標定方法。
加速度傳感器的標定
  1.重力場法
  對具有零頻響應的加速度計,可用地球靜態重力場法進行標定,校準裝置如圖所示。地球重力場法也是一種絕對校準法,具有較高的精度。
靜態地球重力場校準法
  被校傳感器安裝到臺面上,臺面可繞中心軸旋轉,傳感器靈敏軸也隨之旋轉。當傳感器轉至任一角度時
  
  此方法使用中須注意:
 ?、僭摲椒ㄔ瓌t上屬于靜態絕對校準,僅適用于具有零頻響應的加速度計(如伺服式、壓阻式、應變式和張絲式)的校準。
 ?、谘b置必須具有良好的隔振基礎,旋轉軸應嚴格保持水平位置,否則精度將受到影響。
  2.轉臺式重力場標定法
  零頻法校準屬靜態校準。將零頻校準裝置適當改進,即讓臺面以一定頻率勻速旋轉,則構成低頻重力場標定臺。當臺面旋轉時,加速度傳感器敏感元件受-1?+1g的交變加速度,記錄下不同頻率下加速度傳感器的輸出值,即可求出它們的動態靈敏度。
  此方法僅適用于低頻。
  3.比較法
  比較法是傳感器校準最常用的方法。它具有原理簡單、操作方便、對設備要求不高等一系列優點,所以應用十分廣泛。
  1)比較法工作原理
  兩只加速度傳感器背靠背地安裝在一起(或安裝在一剛性支架上),其中一只為參考標準加速度傳感器,它的靈敏度和全部技術性能是已知的;另一只為被校傳感器,用同樣的加速度激勵它們,則它們的輸出分別是:
  以上原理同樣適用于校準速度傳感器和位移傳感器。
  2)標準加速度傳感器
  在比較校準中,標準傳感器是最關鍵的環節。它的質量好壞對校準結果有十分重要的影響。因此,需對標準傳感器提出一定的要求或規定。我國已發布了標準壓電加速度計檢定規程。從其在比較法中起著傳遞量值的振動基準的作用來看,它應滿足如下要求:
 ?、凫`敏度高,用激光法或互易法校準,校準精度優于0.5%。
 ?、陟`敏度應具有長期穩定性,即在檢定周期內應無明顯變化,要髙于校準精度1倍。
 ?、蹤M向靈敏度比不大于3%。
 ?、芫€性度要高。
 ?、莘钦駝迎h境靈敏度要低,如溫度響應、磁靈敏度、基座應變靈敏度、瞬變溫度靈敏度應盡量低。
  標準加速度傳感器全部是壓電式的,如美國2270型、丹麥8305型、國產SHQ-16型和YD44型等。
  下圖示出了兩種標準加速度傳感器的外形圖,美國2270型標準加速度計的換能元件系采用高穩定度的硬性壓電陶瓷材料;丹麥BK公司8305型標準加速度傳感器及其他型號的標準電壓加速度傳感器都采用石英晶體為換能元件。標準加速度傳感器用激光干涉法進行絕對校準時,測量鏡必須粘貼在傳感器頂部的安裝面上,否則會引入誤差。
 
當用標準加速度傳感器進行比較法校準時,需注意被校傳感器自重對校準結果的影響。負載對靈敏度的影響如圖7-4所示。
負載對傳感器靈敏度的影響
當負載較小時,即m2=0時,得
做比較校準時,標準傳感器上附有質量m2,故有
  由式(7-10)可見,由于增加了m2,使標準傳感器固有頻率下降。圖7-5為不同載荷下某標準壓電加速度傳感器的頻響曲線。
  由圖7-5可見,質量負載將影響標準傳感器的高頻響應。
  3)比較法校準方法
  比較法原理簡單,但試驗方法很多?,F介紹幾種典型方法。
  ?電壓比測量法
  電壓比測量法校準系統框圖如圖7-6所示。這是一種簡單而常用的方法。圖7-6中,兩只被激勵的傳感器背靠背安裝在一起,其中下面的為參考標準加速度傳感器,上面是被測傳感器。用振動臺激勵傳感器,信號經電荷放大器進入阻抗變換,適調放大后接入轉換開關,之后分別通入一只電壓表。
  具體標定方法是,首先將轉換開關置于K1,電荷放大器靈敏度適調開關置于標準傳感器靈敏度位置,增益為1V/g檔。在一定頻率下(通常為160Hz)激勵振動臺,觀察電壓表輸出,并調整信號源激勵信號幅度,使電壓表指示為一整數值(如峰值1V)。此時,電壓表指示的值即為臺面振動加速度。
  將開關k1置于K2,此時,被校傳感器與電壓表接通,通過調整電荷放大器增益與適調電位器旋鈕,使電壓表指示與標準傳感器相一致(注意增益檔位置)。此時,如電壓表輸出為1V(峰值),電荷放大器增益為1V/g檔,電荷放大器靈敏度適調旋鈕指示為13.2pC,那么,該被標定傳感器的靈敏度即是13.2pC/g。
  同理,用此方法也可標定其他類型傳感器。標定中,標準通道的作用是控制振動臺的激勵加速度,使之為定值。這樣,只要測出被測通道的輸出,則求出了被校傳感器的靈敏度。工程上,常將傳感器連同信號適調器一起標定。
  
  這種方法的優點是操作簡單、工作效率高,只要調好分壓比,立刻可知被校傳感器靈敏度,還消除了儀表檔差、表頭非線性及讀數誤差,具有較高精度。
  ?檢流計法
  檢流計法原理與電位計法基本相同,所不同的是兩傳感器的輸出經變換放大后,經檢波器整流變成直流進行比較。目前,已有廠家生產用于比較法校準的專用儀器DAD-1多功能交直流變換器和雙通道數字式對數電壓表。其比較法校準試驗如圖7-8所示。
  該裝置是我國壓電加速度傳感器頻響校驗標準裝置,自然也可用于傳感器靈敏度的標定試驗。
  ?自動比較校準系統
  目前,微型計算機技術的普及使傳感器校準向自動化、智能化的方向發展。圖7-9所示為一種壓電加速度傳感器自動化校準系統。
  在該系統中,標準加速度計與被校加速度傳感器“背靠背”地安裝在振動臺上。受激勵后,標準傳感器的輸出分為兩路:一路用于反饋回振動臺控制系統,控制振動臺臺面加速度使之保持恒定;另一路與被校準傳感器的信號一道被送入計算機。
  
  振動臺的頻率信號也同時輸入計算機。經數據處理后,計算機通過打印機接口電路,驅動打印機自動打印出被校傳感器的靈敏度、頻率響應、諧振頻率等。
傳感器的校驗:常用的加速度傳感器的標定方法總結  第1張

傳感器的校驗:振動傳感器校驗方法

  導語:傳感器是一種信號采集和轉變裝置,現如今廣泛應用在各行業的生產及研究領域中,振動傳感器根據其工作原理為測量提供了很大的便利性,普及率也逐漸擴大,然而在使用振動傳感器的過程中,偶爾會出現測量數據失誤或者誤差的情況下,是否是振動傳感器損壞了呢?這時候我們首先應該對振動傳感器進行下校驗,看看問題出現在哪里。
  校驗也稱為校準、標定,它是通過試驗建立傳感器的輸入量與輸出量之間的關系,同時也確定出不同使用條件下的誤差關系。振動測量中所使用的各類傳感器,它的各項性能指標如靈敏度、線性范圍、頻率響應特性等,對測量數據的精度和可靠性直接產生影響。根據國家計量檢定規程(JJG134-87,JJG297-91),傳感器校驗的周期一般為一年,振動傳感器的技術指標很多,因此校準的內容也很多,主要包括以下幾個性能指標的校準:
  1.靈敏度。它是指在規定的頻率范圍和周圍環境條件下輸出量(電壓、電荷)與輸入量(振動的位移、速度、加速度等)的比值。
  2.頻率特性。頻率特性分為幅頻特性和相頻特性,幅頻特性是傳感器靈敏度隨頻率變化的特性;性頻特性是輸入量與輸出量之間的相位差隨頻率的變化的特性,一般指考慮校驗幅頻特性。
  3.線性范圍。線性范圍是指傳感器輸入量與輸出量之間保持線性關系的最大機械輸入量的變化范圍。
  
  4.橫向靈敏度。它是指傳感器承受與主軸方向垂直的振動時,其輸入與輸出振動之間的比值。
  5.環境因素的影響。在高溫、高壓、水下以及強磁場環境中使用時,要考慮環境參數對傳感器的影響,并且要做出相應的修正,以便修正最后測得的數據。
  
  通常情況下,只是對傳感器的靈敏度、頻率特性和線性范圍三項內容進行校驗。振動傳感器的校驗一般是在標準振動臺或沖擊臺上進行的。目前傳感器校驗的方法主要有絕度法校準、比較法校準、隨機法校準、互易法校準和重力法校準等方法。
  
為了時刻保持測量數據的準確及安全性,我們應該定期對振動傳感器進行校驗。而在校驗的過程中我們要注意的是,振動傳感器的校驗是檢查儀器是否符合標準指標,看看與標準值相差多少,即便校驗的數據與標準值不符我們也不用不合格來表示的。振動傳感器的校驗有多項指標可以進行核對,國家標準或者地方的標準,就看進行的測試的權威性來決定選擇哪項標準作為參考。
傳感器的校驗:常用的加速度傳感器的標定方法總結  第2張

傳感器的校驗:本特利3300系列傳感器的校驗過程解析

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世通儀器用于測量和(或)校準的有設備都應進行校準。
1.儀器校準的條件
校準是在規定條件下,為確定測量設備指示的量值與對應的由標準復現的量值之間關系的一組操作。校準結果既可陚予被測量以示值,乂可確定示值的修正值。同時,校準也可確定其他計量特性,如影響量的作用等。因此,在計量確認 過程中對測量設備進行校準,其目的就是為了確定測量設備的計量特性。
2.儀器校準的要求.
①測量設備的校準是實現計量確認的關鍵環節。校準應按規定的確認間隔和校準規范進行。
②用于校準的計量標準其量值必須溯源至*計量基準或社會公用計量標準。
③校準結果應形成文件,例如儀器校準證書或儀器校準報告(當校準是由外部完成 時)。校準結果是下一步實施計量驗證的重要輸人。因此,校準結果的信息應該完整、準確,以便于計量驗證工作的順利進行。
④儀器校準結果必須包括測量不確定度表述。這是一個重要的特性,因為當使用 這種設備進行測量時,產生測量過程的不確定度,而校準不確定度是測量不確定度的一個輸人要素。
3.儀器校準的注意事項
①儀器校準工作可以由本組織自CL實施,也可以委托社會其他或校準機構進 行。委托的機構必須取得*規定的相應資格,并具備承擔的校準項目的能力。
②按照《中華人民共和國計量法》的規定,機構的*髙計量標準器具和用于 貿易結算、安全防護、環境監測和醫療衛生并且列人強制工作計量器具目 錄中的計量器具應按規定實施強制。強制必須按閏家系統表和檢 定規程進行,周期由政府計量行政部門或其授權的計量機構按規程確定。
樣的實驗室具有儀器校準與儀器校正的能力?
儀器校準與儀器校正實驗室首先必需有關于儀器校準的能力,這個能力包括兩個方面,一是實驗室必需從事儀器校準與儀器校工作的質量管理和其他綜合管理的能力,二是從事儀器校準與儀器校業務的具體技術能力。
另外,實驗室的成立還必需符合一些規定,比如:實驗室的質量管理和其他綜合管理的能力既要遵循*規范/國際建議的原則規定,又要符合特定實驗室自身建設、管理和業務工作的實際。儀器校準與儀器校實驗室能力通用要求的國際建議ISO/IEC :2005和有關檢測/校準實驗室保證計量溯源和適應能力的國際建議ISO :2003《測量管理體系:測量過程和測量設備的要求》,這兩個建議都已經有相應的*標準。關于技術能力的建設,標準和標準化工作在檢測/校準實驗室的應用。
基本上符合了以上二大類條件,這樣的實驗室才有資格為客戶進行儀器校準與儀器校正,我們世通儀器在2004年就獲得了這二個條件,歡迎有這方面需要的朋友,聯系我們rommd7552。

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