信号压力实验一系统静态特性校准
压力传感器标定与校准
压力传感器检定：1.静态检定2.动态检定我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。
压力传感器静态特性的主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。
一般我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。
然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变化是一个很重要的问题。
有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好地追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。
所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。
压力传感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。
迟滞e H：正行程与反行程之间的曲线的不重合度；线性度e L（非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的吻合程度；重复性e R：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度；置信系数a=2（95.4%）或a=3（99.73%）贝塞尔公式线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差。
误差（三者反应系统总误差）e S：e S=或根据检定规程一《压力传感器静态》,在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线有二种最小二乘直线和端点平移线。
动态检定：1.瞬态激励法（阶跃信号激励）2.正弦激励法（正弦信号激励）动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、过冲量、灵敏度。
正弦激励法：正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和一个“参考”压力传感器相比较，而“参考”压力传感器具有理想的动态性能。
正弦压力激励法在高频、高压时，正弦信号往往严重畸变。
因此一般只能用于小压力或低频范围的检定。
图1 正弦压力标定与校准原理正弦激励法可以采用数字压力表和相位计可以分别测量正弦信号的幅值和相位，测得标准压力传感器测量得到的正弦压力幅值A（等于标准压力传感器响应电压幅值与标准压力传感器幅值灵敏度的乘积）和相位ɵ1 ，以及被检定压力传感器响应正弦信号的幅值B 和相位ɵ2 ，幅值灵敏度=，相移=ɵ2 -ɵ1。
实验一静态压力校准实验
实验一静态压力校准实验一、实验目的1.掌握压力的测量方法2.了解活塞式压力杆和压力传感器的工作原理3.掌握活塞式压力校准系统的组成，校准方法和各项静态参数指标的确定二、实验仪器标准压力表，A0B131活塞式压力计，待标定压力表三、实验方法螺旋压力发生器作用于密闭系统内的工作液体，比较被校表与智能数字显示控制台上的示值进行校准四、实验步骤1.用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调水平；2.打开油杵针阀，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，转了一定距离然后顺时针排油，目的是排尽油铭中空气，空气会影响标定的结果；3.将活塞式压力计的油针阀打开，逆时针转动手轮向摇手内抽油，油满后，将油针阀关闭，严禁未开油针阀时，用手轮抽油，以防止破坏传感器；4.按0.2μPa逐级给传感器加载至基程，转动手轮使标准压力依次为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0同时分别在待定压力表上读出示值，并记录；5.卸载完毕，记录反行程零点，将油阀打开，一次循环测量结果；6.稍等1-2分钟，开始第二次循环，从（4）开始操作，共3次循环。
五、实验原理活塞压力计的工作原理是基于作用在活塞下端面流体压力所形成的力与施加于活塞上端砝码所产生的重力相平衡的原理制成。
六、注意事项1.旋转手轮和针阀，防止用力过猛，形程中，要求保证压力的单调性，如果压力不足或超值，重新进行循环，切忌不要回转手轮，因为压力计会迟滞。
2.严禁未开油杯针阀时用手轮抽油，以防止破坏传感器，或在电压表输出值不变的情况下，严禁连续转动手轮数圈。
七、实验数据记录八、实验数据处理作图并计算出其迟滞（升降回程最大误差与标准压力表最大示值之比）灵敏度（直线斜率）、重复性以及线性度（标定线与拟合直线最大偏差）九、思考题1.用活塞压力计校准压力表时有哪些因素会影响校准精度？。
机械工程测试技术基础第八讲传感器分类及静态特性
工作电流(mA):25
极限应变(uε)；6000
型号:HAU1-HK-611井下高温压力传感器 不锈钢结构，激光焊接，外形尺寸小，重量轻。 精度高，性能稳定可靠，量程范围广。 连接螺纹：M10×1, 适用于石油测井、内燃机、压缩机、试验机等高温高压、恶劣环境场合的压力测量。 主 要 技 术 指 标: 测量范围 HK-611 0～10,15,20,25,30,40,50,60,80,100,150 MPa 输出灵敏度 1.2～2mV/V 基本误差 ±0.1; ±0.2; ±0.3; ±0.5%F.S 工作温度 -30～+125; -40~+150；-40～+175℃ 零点温度影响 ±0.01～±0.02%F.S /10℃ 输出温度影响 ±0.03%F.S /10℃ 激励电压5～12（高精度直流稳压电源）VDC 绝缘电阻 1000MΩ/100VDC 输入电阻 600～3500Ω 输出电阻 600～3500Ω 零点输出 < 0.5mV 安全过负荷率 120%F.S 长期稳定性：零点≤±0.1%F.S/年 灵敏度 ±0.2%F.S/年
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重复性 重复性是传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。 传感器输出特性的重复性主要由传感器的机械部分的磨损、间隙、松动，部件的内磨擦、积尘，电路元件老化、工作点漂移等原因产生。 重复性误差属于随机误差,常用标准差表示:
分辨力Resolution 传感器的分辨力是在规定测量范围内所能检测的输入量的最小变化量。 最小输入量用 表示,由于在全量程范围内,各测量区间的 不完全相同,因此分辨力用最大的 表示。 有时也用该值相对满量程输入值的百分数表示。
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传感器技术指标示例
压力检测仪表的校准方法
压力检测仪表的校准方法压力检测仪表的校准方法压力检测仪表在出厂前均需经过校准，使之符合精度等级要求；使用中的仪表会因弹性元件疲劳、传动机构磨损及腐蚀、电子元器件的老化等造成误差，所以必须定期进行校准，以保证测量结果有足够的准确度；另外，新的仪表在安装使用前，为防止运输过程中由于振动或碰撞所造成的误差，也应对新仪表进行校准，以保证仪表示值的可靠性。
（1）静态校准压力检测仪表的静态校准是在静态标准条件下（温度20±50℃，湿度≤80％，大气压力为（1.01×105±1.06×104）Pa （760±80mmHg），且无振动冲击的环境），采用一定标准等级的校准设备，对仪表重复（不少于3次）进行全量程逐级加载和卸载测试，获得各次校准数据，以确定仪表的静态基本性能指标和精度的过程。
①校准方法校准方法通常有两种：一种是将被校表与标准表的示值在相同条件下进行比较；另一种是将被校表的示值与标准压力比较。
无论是压力表还是压力传感器、变送器，均可采用上述两种方法。
一般在被校表的测量范围内，均匀地选择至少5个以上的校验点，其中应包括起始点和终点。
标准仪表的选择原则是：标准表的允许绝对误差应小于被校表的允许绝对误差的1／3～1／5，这样可忽略标准表的误差，将其示值作为真实压力。
采用此种校验方法比较方便，所以实际校验中应用较多。
将被校表示值与标准压力比较的方法主要用于校验0.2级以上的精密压力表，亦可用于校验各种工业用压力表。
②压力校准仪器常用的压力校准仪器有液柱式压力计、活塞式压力计或配有高精度标准表的压力校验泵。
图1为活塞式压力校准系统的结构原理。
由图中可见，测量活塞以及砝码的重力与螺旋压力发生器共同作用于密闭系统内的工作液体（一般采用洁净的变压器油或蓖麻油等），当系统内工作液体的压力与此重力相平衡时，测量活塞l将被顶起而稳定在活塞筒3内的任一平衡位置上。
这时有压力平衡关系（1）图1 活塞式压力校准系统的结构原理a、b、c-切断阀 d-进油阀；1-测量活塞；2-砝码；3-活塞筒；4-螺旋压力力p相比较，便可知道被校压力表的误发生器；5-工作液；6-压力表；7-手轮；8-丝杠；9-工作活塞；10-被校油杯；11-进油阀式中，p为系统内的工作液体压力；m与m0分别为活塞与砝码的质量；g为重力加速度；A为测量活塞的有效面积。
压力传感器实验中的压力校准和应变测量技巧
压力传感器实验中的压力校准和应变测量技巧压力传感器是一种能够测量物体受力程度的设备，广泛应用于工业生产、医疗设备和科学研究等领域。
然而，想要正确使用压力传感器进行实验和测量，需要掌握一些压力校准和应变测量的技巧。
首先，压力校准是使用压力传感器前必不可少的环节。
校准的目的是调整传感器的灵敏度和准确度，确保其能够准确地测量压力变化。
常用的压力校准方法有静态校准和动态校准。
静态校准是将压力传感器暴露于一系列已知压力下，并记录传感器输出信号的变化。
根据标定曲线，可以得到传感器输出信号与实际压力之间的对应关系。
在进行静态校准时，需要注意的是避免背景噪声、温度和湿度等因素对校准结果的干扰。
动态校准是通过施加已知的动态压力输入信号到传感器上来进行校准。
常用的动态校准方法有冲击法和震动法。
冲击法是通过施加一个瞬间变化的压力信号触发传感器，从而得到传感器的输出响应，进而校准传感器。
震动法是通过施加一定频率和幅值的振动信号，测量传感器的输出信号，从而确定传感器的灵敏度。
进行压力校准时，需要注意一些技巧。
首先，选择合适的校准设备和校准环境，保证校准设备的准确度要高于被校准的传感器。
其次，校准前要保证传感器工作在稳定的环境中，避免外界因素的干扰。
最后，选择合适的校准方法和合理的校准点，以尽可能覆盖实际应用中的压力变化范围。
除了压力校准，应变测量也是使用压力传感器时需要掌握的技巧之一。
应变测量是指通过测量物体的应变量来反推所受压力的大小。
应变是物体受力时产生的变形，可通过应变计进行测量。
应变计是一种能够测量物体应变的传感器，一般由细长金属片组成。
当物体受到压力时，金属片发生弯曲或伸长，产生应变。
应变计能够将应变转化为电阻值的变化，通过测量电阻值的变化，可以得知应变的大小。
在进行应变测量时，需要注意一些技巧。
首先，应选择合适的应变计和安装方式。
不同的应变计适用于不同的应变范围和测量精度要求，而应变计的安装方式也会影响测量结果的准确性。
现代测试技术课程习题库
25． 电 阻 的 发 热 量 Q ， 关 系 式 为 Q = 0.24I 2Rt ， 若 已 知
ΔI I
=
±0.2
0
0
,
ΔR R
=
±0.10
0
,
Δt t
=
±0.5 00, 求 Q 的测量标准不确定度。
26． 电阻的测量值中仅有随机误差，且属于正态分布，电阻的真值 R0 = 10Ω ，测量
值的标准差σ (R) = 0.2 ，试求出现在 9.5 −10.5Ω 之间的置信概率。
27． 对某电阻进行 15 次无系差等精度重复测量，测得数据为 28.53、28.52、28.50、 28.52、28.53、28.53、28.50、28.49、28.49、28.51、28.53、28.52、28.49、28.40、 28.50，单位为Ω，试求： ①．平均值和标准差； ②．用莱以特准则、格罗布斯准则分别判别该测量列中是否含有粗大误差的测量值， 若有重新计算平均值和标准差；
试求： ①．计算各校准点的绝对误差和修正值，并填入表中； ②．确定被校表的准确度等级； ③．若用该表测量某电压，读数为 75.4 mV，测量值的绝对误差和相对误差； ④．③中的误差属于什么误差？可以消除吗？如何消除？（引用误差，选用准确程度 更高的仪表测量）
6．某四位半数字电压表，量程为 2V，工作误差为Δ= ± （0.025%•UX+2 个字） 用该表测量时，读数分别为 0.0345V 和 1.8567V，试求两种情况下的测量误
30．对某电感进行 12 次等精密度测量，所得数据（单位为 mH）为 2.56，2.52，2.59， 2.53，2.57，2.55，2.56，2.58，2.60，2.54，2.68，2.55。试判断其中有无粗大误 差。
《测试技术》课程教学大纲
《测试技术》课程教学大纲适用于本科机械设计制造及其自动化专业学分：2.5 总学时：40 理论学时：32 实验/实践学时：8一、课程的性质、任务和要求《测试技术》是机械设计制造及其自动化专业的一门专业必修课。
本课程共40学时，2.5学分。
《测试技术》课程的主要任务是：通过本课程的学习可以获得各种机械量、热工量的测量原理、测量方法和测试系统的构成，培养学生掌握常见工程量检测的方法和仪器工作原理，具备根据具体测试对象、测试要求、测试环境选择合适测量原理和测量方法的能力，具备设计简单测试系统的能力。
课程以课堂讲述为主，突出基本概念，并配以适量实验环节，增强学生的感性认识。
为后续课程的学习、从事工程技术工作与科学研究打下坚实的理论基础。
学习本课程后，应达到下列基本要求：1. 熟悉信号的分类与描述方法，掌握测量信号分析的主要方法，具备从示波器、频谱分析仪中解读测量信息的能力；2. 掌握传递函数和频率响应函数的概念和物理意义。
掌握测试系统的静态特性和动态特性及其测量方法。
掌握实现不失真测试的条件。
熟悉负载效应及其减轻措施以及测量系统的抗干扰措施；3. 掌握常用传感器的种类和工作原理，能针对工程测量问题选用合适的传感器；4. 掌握电桥测量电路的工作原理及应用。
了解信号的调制与解调。
了解滤波器的类型和实际滤波器的特征参数；5. 掌握压力、位移、振动、温度等常见工程量的测量方法，了解其在工业自动化、环境监测、楼宇控制、医疗、家庭和办公室自动化等领域的应用；6. 了解测试技术中的常用软件，例如Matlab、LabVIEW等；7. 了解计算机测试系统及虚拟测试系统的构成。
知晓用计算机测试系统进行测量的方法、步骤和应该注意的问题。
二、本课程与其它课程的关系、主要参考教材本课程的先修课程为：高等数学、概率论与数理统计、大学物理、材料力学、电工电子技术等。
参考教材：[1] 《机械工程测试技术基础》（第3版），熊诗波，黄长艺，机械工业出版社，2006.5[2] 《测试技术基础》，李孟源，西安电子科技大学出版社，2006.2[3]《机械工程测试技术》周生国，北京理工大学出版社，2003[4]《测试技术基础》王伯雄，清华大学出版社，2003[5]《传感器与测试技术》徐科军，电子工业出版社，2004[6]《传感器及其应用》栾桂冬，西安电子科技大学出版社，2006三、课程内容（一）、绪论主要内容：测试技术的概念与研究对象；测试技术在本专业中的作用和地位；测试技术课程的主要内容及其各部分的内在联系；测试技术课程的特点及任务要求；测试技术的过去、现在和未来。
高压压电传感器静态与准静态校准方法研究
高压压电传感器静态与准静态校准方法研究狄长安;孟祥明;边鹏;孔德仁【摘要】Aiming at the differences between the static and quasi-static sensitivities of the high-pressure piezoelectric sensors in the chamber pressure measurement,the quantitative analysis was accomplished.The static and quasi-static calibrations to sensors (kistler 6215 )were made respectively by static pressure calibration device and hydraulic dynamics calibration device with drop hammer.The models about the two calibration methods were respectively established by least square methodfirstly.Then,the variance significance of two work models were analyzed by F test,and the confidence intervals of two regression lines were analyzed,and the change law of point sensitivity in two groups of calibration data were studied as well.The results show that the slopes of two regression lines are not the same at a confidence level of 0.05,and the quasi-static calibrations to sensors(6215)is more practical than static calibrations.%针对用于膛压测量的高压压电传感器静态与准静态工作曲线之间的差异展开了定量的分析，分别利用静态压力标定机及落锤液压动标装置对Kistler6215传感器进行了静态及准静态校准，采用最小二乘法分别建立了静态校准和准静态校准的工作模型；通过F检验法检验了2种工作模型方差的显著性，并对两条回归直线斜率的置信区间进行了分析，同时研究了2组标定数据的点灵敏度的变化情况。
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实验一测试系统静态特性校准
39032313凌明坤1.实验目的
1.1 掌握压力传感器的原理
1.2掌握压力测量系统的组成
1.3掌握压力传感器静态校准实验和静态校准数据处理的一般方法
2.实验设备
本实验系统由活塞式压力计，硅压阻式压力传感器，信号调理电路，5位半数字电压表，直流稳压电源和采样电阻组成。
图1-1实验系统方框图如下：
实验设备型号及精度
3.实验原理
在实验中，活塞式压力计作为基准器，为压力传感器提供标准压力
0~0.6%Mpa信号调理器为压力传感器提供恒电源，将压力传感器输出的电压信号放大并转换为电流信号。
信号处理器输出为二线制,4~20mA信号电源在250Ω采样电阻上转换为1~5V电压信号，由5位半数字电压表读出。
4.实验操作
4.1操作步骤
（1）用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调至水平。
（2）核对砝码重量及个数，注意轻拿轻放。
（3）将活塞压力计的油杯针阀打开，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，抽满后，将油杯针阀关闭。
严禁未开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器。
（4）加载砝码至满量程，转动手轮使测量杆标记对齐，再卸压。
反复1-2次，以消除压力传感器内部的迟滞。
（5）卸压后，重复（3）并在油杯关闭前记录传感器的零点输出电压，记为正行程零点。
（6）按0.05Mpa的间隔，逐级给传感器加载至满量程，每加载一次，转动手轮使测量杆上的标记对齐，在电压表上读出每次加载的电压值。
（7）加压至满量程后，用手指轻轻按一下砝码中心点，施加一小扰动，稍后记录该电压值，记为反行程的满量程值。
此后逐级卸载，并在电压表读出相应的电压值。
（8）卸载完毕，将油杯针阀打开，记录反行程零点，一次循环测量结束。
（9）稍停1~2分钟，开始第二次循环，从（5）开始操作，共进行5次循环。
5.数据处理
ε（传感器实际特性的数学期望）的确定。
1、校准曲线
L
最小二乘直线0.9983
y⨯
=
x
+
6.6961
2、非线形度的计算。
0.027%%1003.34805
0.00091%100|)(|max =⨯=⨯∆=
FS L LS y y ξ 3、迟滞。
0.0078%%1003.34805
2
0.00052%1002)(max =⨯⨯=⨯∆=
FS H H y y ξ
4、非线性迟滞
%0508.0%1003.34805
0.00170%100)(max =⨯=⨯∆=
FS LH LH y y ξ 5、重复性（即精密度）的计算，即有限次测量的采样标准偏差S 的计算。
(1)极差法
()0.0002 0.00030 0.00030 0.00079 0.0004948.211121)(2122222122=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡++++⨯=+=∑= n i di ui s s n s 重复性为
0.018%%1003.34805
0002.03%1003=⨯⨯=⨯=
FS R y s ξ (2)贝塞尔公式
()[]
0.0002 0.00014 0.00013 0.00005 0.0000411
21)(21222212
2=+++⨯=+=∑= n i di
ui s s n s 重复性为
0.018%%1003.34805
0002
.03%1003=⨯⨯=⨯=
FS R y s ξ 6、总精度的计算。
(1)直接代数和
%0528.00.018%0.0078%0.027%=++=++=R H L a ξξξξ
(2)方和根
%0334.0%)018.0(%)0078.0(%)027.0(222=++=++=R H L a ξξξξ
(3)综合考虑非线性迟滞和重复性
%0688.0%018.0%0508.0=+=+=R LH a ξξξ
(4)综合考虑迟滞和重复性
%0258.0%018.0%0078.0=+=+=R H a ξξξ
6.实验记录
压力：P(Mpa)
压力变送器的输出电压(V)
第一循环 第二循环 第三循环 第四循环 第五循环
正行程 0.00 0.99771 0.99820 0.99777 0.99775 0.99775 0.05 1.33410 1.33400 1.33400 1.33400 1.33400 0.10 1.66840 1.66830 1.66830 1.66830 1.66830 0.15 2.00310 2.00300 2.00290 2.00290 2.00290 0.20 2.33700 2.33750 2.33740 2.33740 2.33740
0.25 2.67200 2.67220 2.67220 2.67220 2.67220
0.30 3.00700 3.00680 3.00670 3.00680 3.00680 0.35 3.34200 3.34190 3.34190 3.34180 3.34180 0.40 3.67700 3.67680 3.67690 3.67670 3.67680 0.45 4.01200 4.01100 4.01180 4.01170 4.01190 0.50 4.34700 4.34710 4.34710 4.34680 4.34710 反行程 0.00 0.99700 0.99778 0.99777 0.99779 0.99778 0.05 1.33400 1.33400 1.33390 1.33390 1.33390 0.10 1.66800 1.66820 1.66820 1.66810 1.66820
0.15 2.00200 2.00260 2.00280 2.00260 2.00220
0.20 2.33700 2.33730 2.33720 2.33710 2.33720 0.25 2.67200 2.67200 2.67200 2.67190 2.67200 0.30 3.00600 3.00640 3.00650 3.00640 3.00650
0.35 3.34100 3.34160 3.34140 3.34140 3.34140 0.40 3.67600 3.67670 3.67650 3.67660 3.67650 0.45 4.01100 4.01160 4.01170 4.01130 4.01130 0.50 4.34700 4.34700 4.34700 4.34680 4.34670。