静态性能指标及其标定步骤
实验十电涡流式传感器的静态标定
实验四 电涡流式传感器的静态标定一. 实验目的了解电涡流式传感器的原理及工作性能（静态特性）。
二. 所需单元及部件涡流传感器、涡流变换器、V/F 表、综合振动测微装置、铁测片、示波器。
三. 实验原理电涡流式传感器由平面线圈和金属涡流片组成，当线圈中通以高频交变电流后，与其平行的金属片上感应产生电涡流，电涡流的大小影响线圈的阻抗Z ，而涡流的大小与金属涡流片的电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的距离X 有关。
当平面线圈、被测体（涡流片）、激励源已确定，并保持环境温度不变，阻抗Z 只与X 距离有关。
将阻抗变化经涡流变换器变换成电压V 输出，则输出电压是距离X 的单值函数。
首先连接好传感器（在标定装置上）、测量电路和记录分析仪表，并做好初始记录（读初值）。
传感器输入信号的大小应根据传感器或测量仪器的量程分级输入（加载），分级次数一般为五次以上。
任何一个传感器都允许过载，因而必须考虑超载20％进行标定。
根据测量精度的要求，确定合理的重复试验次数。
静态标定时，由于载荷比较稳定，读数值变化不大，加载通常只重复三次。
根据记录数据绘制标定曲线，绘制时为使曲线能表达标准载荷量与输出量之间的关系，必须有足够的数据点。
通常横坐标为输入标准量，纵坐标为输出的测量值。
描绘曲线时，根据数据标出各一个平滑的曲线上，但应尽可能通过较多的点，并使曲线外的点尽量靠近曲线，且曲线两边的点数相当。
四.实验步骤1. 装好传感器和测微头。
观察传感器的结构，它是一个平绕线圈；2. 用导线将传感器接入涡流变换器的输入端，将输出端接至电压表，电压表初始位置置于20V档。
如图1所示；3. 用示波器观察涡流变换输入端的波形。
如发现没有振荡波出现，再将被测体移开一些；4.适当调节传感器的高度，使其与铁测片接触（要求接触平面尽可能平行），从此开始读数，记下位移量、示波器显示P-P 值及电压表的数值，填入表1。
建议每隔0.25mm 读一次数，到线性严重变坏为止。
实验五 压力传感器静态标定实验
压力传感器的静态标定实验
一、实验目的要求
1、了解压力传感器静态标定的原理；
2、掌握压力传感器静态标定的方法；
3、确定压力传感器静态特性的参数。
二、实验基本原理
传感器的标定，就是通过实验建立传感器输入量和输出量之间的关系，同时也确定出不同使用条件下的误差关系。
压力传感器的静态标定，主要指通过一系列的标定曲线得到其静态特性指标：非线性、迟滞、重复性和精度等。
三、实验设备
活塞式压力计（型号：YS/YU-600型）、标准压力表（精度：0.4级，量程：0~10MPa）、被标定的压力传感器（型号：AF1800，量程：0~10MPa）、数字万用表、标准砝码、工作液体（蓖麻油）。
四、实验方法和要求
1、根据实验设备设计实验电路连线图，装配、检查各种仪器、传感器及压
力表。
2、检查实验电路及油路。
3、加载、卸载，注意数据变化，并记录。
压力表加载、卸载实验记录
压力传感器加载、卸载实验记录
4、分析、计算、处理实验数据，作出压力传感器的静态特性图，非线性、
迟滞、重复性。
5、用方和根法计算系统误差。
五、实验注意事项
1、每次加砝码时注意一定要放稳；
2、在正行程测量时，当压力由5MP增加到6MP需要更换大砝码时，一定
要将工作液体的压力值降低到1MP以下后才能进行更换操作；同样在
反行程测量时，压力由6MP降低到5MP需要更换小砝码时，也一定要
将工作液体的压力降低到1MP以下后才能进行更换操作。
3、实验数据应记录清楚、准确；
4、加减压操作时，注意正反行程的含义，不能反复进行调节。
1。
第2章测试系统的静态特性与数据处理
信号与测试技术
24
2.3 测试系统的主要静态性能指标及其计算 二、量程（Span） 测量范围的上限值与下限值之代数差，记为：xmax－ xmin
2011/3/21
信号与测试技术
25
2.3 测试系统的主要静态性能指标及其计算 三、静态灵敏度（Sensitivity） 测试系统被测量的单位变化量引起的输出变化量之 比，称为静态灵敏度。
– 函数及曲线
y = f ( x) = ∑ ai xi
i =0
n
y
ai 测试系统的标定系数， 反映了系统静态特性曲线的形态
x
y = a0 + a1 x a0零位输出， a1静态传递系数
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零位补偿
y = a1 x
信号与测试技术
10
2.2 测试系统的静态标定 1、静态标定的定义： • 在一定标准条件下，利用一定等级的标定设备对测试 系统进行多次往复测试的过程，以获取被测试系统的 静态特性。
2011/3/21 信号与测试技术
y ynj
(xi,ydij)
yij
(xi,yuij)
y2j y1j
x1 x2
xi
xn
x
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2.2 测试系统的静态标定 • 对上述数据进行处理，获得被测系统的静态特性：
1 m yi = yuij + ydij ) ( ∑ 2m j =1 i = 1, 2," , n
yFS
× 100% = max y i − yi , i = 1, 2,...n
( ΔyL )max = max Δyi ,L
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非线性度 non-linearity
yFS = B( xmax − xmin ) ——满量程输出，B参考直线的斜率
测试系统的静态特性
2．灵敏度
灵敏度是测试系统对被测量变化的反应能力，是反映系统特性的一个
基本参数。当系统输入x有一个变化量 x，引起输出y也发生相应的变化 量 y ，则输出变化量与输入变化量之比称为灵敏度，用S表示，即
S y x
在静态测量中，对于呈直线关系的线性系统，由公式得
S y b0 b x a0
在动态测量中，由于系统的频率特性影响，即使在适用的频率范围内， 系统的灵敏度也不相同。在实际工作中，常对适用频率范围内特性最为平 坦、具有代表性的频率点进行标定。
为了确定上述静态特性参数，通常用静态标准量作为输入，用实验 方法测出对应的输出量，这一过程称为静态标定。然后根据静态标定实 验数据求出拟合直线方程，并计算出各测得值与理论估计值（由拟合直 线方程计算得到）之间的偏差，由此即可求出静态特性参数值。
传感器与测试技术
精密度
精密度表示多次重复测量中，测量值彼此之间的重复性或分 散性大小的程度。它反映随机误差的大小，随机误差愈小，测量
测
值就愈密集，重复性愈好，精密度愈高。
试
正确度表示多次重复测量中，测量平均值与真值接近的程度。
系 统
正确度
它反映系统误差的大小，系统误差愈小，测量平均值就愈接近真
精
值，正确度愈高。
度
准确度
4．重复性
重复性表示输入量按同一 方向变化时，在全量程范围内 重复进行测量时所得到各特性 曲线的重复程度，如图所示。 一般采用输出最大不重复误差 Δ与满量程输出值A的百分比 来表示重复性，即
100%
A
y
A
O
x
重复性
重复性可反映测试系统的随机误差大小。
为了确保测量结果的准确可靠，要求测试系统的线性度好、灵敏度 高、滞后量和重复性误差小。实际上，线性度是一项综合性参数，滞后 量和重复性也都能反映在线性度上。因此，有关滞后量和重复性在动态 测量中的频率特性就不再作详细分析。
imu标定方法
IMU标定方法引言惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）是一种常见的传感器，用于测量物体的加速度和角速度。
IMU广泛应用于导航、运动控制、姿态估计等领域。
由于制造和环境等因素的影响，IMU的准确性需要经过标定来得到更精确的测量结果。
本文将详细介绍IMU标定方法，并给出具体步骤和注意事项。
一、IMU标定的意义IMU标定是指通过实验手段确定IMU所测量的物理量与实际物理量之间的关系。
标定后的IMU能够提供更准确的加速度和角速度测量值，从而提高导航、姿态估计等应用的精度。
二、IMU标定方法概述IMU标定方法可以分为静态标定和动态标定两种。
其中静态标定是在静止状态下进行，适用于确定IMU的零偏和比例因子等参数；动态标定是在动态运动状态下进行，适用于确定IMU的误差模型和非线性因素等参数。
2.1 静态标定方法静态标定方法通过在静止状态下进行一系列实验，并根据实验数据进行参数拟合，得到IMU的零偏、比例因子等参数。
常用的静态标定方法有：2.1.1 零偏标定1.将IMU放置在水平的平台上，并保持静止。
2.记录一段时间的加速度计和陀螺仪输出数据。
3.对于三轴加速度计和陀螺仪分别计算平均值，得到零偏参数。
2.1.2 比例因子标定1.将IMU放置在已知加速度和角速度的参考系统中。
2.记录IMU和参考系统的输出数据。
3.根据已知加速度和角速度以及IMU的输出数据，计算比例因子参数。
2.2 动态标定方法动态标定方法通过在动态运动状态下进行一系列实验，利用系统动力学模型进行参数估计，得到IMU的误差模型、非线性因素等参数。
常用的动态标定方法有：2.2.1 静态回转法1.将IMU装在一个手持器材上，手持并依次在各个方向上进行平稳的旋转。
2.记录IMU的输出数据和旋转的角度。
3.利用旋转的角度和IMU的输出数据进行参数拟合，得到误差模型参数。
2.2.2 加速度计自由落体法1.将IMU从一定高度自由落下。
电池soc标定
电池soc标定一、什么是SOC（State of Charge）？电池的SOC是指电池当前的充放电状态，通常以百分比表示。
SOC为0%表示电池完全放空，而100%表示电池完全充满。
了解电池的SOC对于正确评估电池剩余容量、优化充放电策略以及保护电池健康非常重要。
二、SOC标定的目的和意义SOC标定是指通过一系列测试和算法，准确测量并确定电池的真实SOC值。
SOC 标定对于确保车辆或设备能够准确显示剩余续航里程、提供准确的低电量警告以及优化充放电控制具有重要意义。
通过SOC标定，可以提高系统对于车辆或设备剩余续航里程的预测精度，避免因为不准确的SOC估计而导致用户误判和不便。
三、SOC标定方法3.1静态标定方法静态标定方法是指在特定工况下进行SOC测量，并通过建立模型来预测其他工况下的SOC。
静态标定方法通常需要在实验室环境中进行，并且需要使用先进的测试设备和算法。
静态标定方法的基本步骤如下：1.准备一个已知容量的电池作为参考电池。
2.将参考电池充满，并在不同SOC下进行放电测试，记录电池实际容量和对应的SOC值。
3..建立SOC与实际容量之间的关系模型，可以使用线性回归、神经网络等方法。
4.使用建立好的模型，对待标定电池进行测试，并根据测试结果计算出待标定电池的SOC。
3.2 动态标定方法动态标定方法是指在实际使用场景中通过观测电池在不同工况下的性能变化来推断其SOC。
动态标定方法相对于静态标定方法更加简单易行，但准确度可能会受到一些因素（如环境温度、充放电速率等）的影响。
动态标定方法的基本步骤如下：1、使用已知容量的参考电池，在实际使用场景中进行一系列充放电循环测试。
2.记录每个循环周期结束时参考电池的SOC值以及其他相关参数（如温度、充放电速率等）。
3.根据参考电池在不同工况下的性能变化，建立SOC与性能参数之间的关系模型。
4.使用建立好的模型，对待标定电池进行测试，并根据测试结果推断出待标定电池的SOC。
传感器的标定
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11.4.2 激波管标定法
一、激波管标定装置工作原理：
激波管标定装置系统组成：
➢ 激波管：产生激波的核心部分
➢ 入射激波测速系统
➢ 标定测量系统：由被标定传感器4，5，电荷放大器10及记忆
示波器11等组成。被标定传感器既可以放在侧面位置上，也可以放 在底端面位置上。从被标定传感器来的信号通过电荷放大器加到记 忆示波器上记录下来，以备分析计算，或通过计算机进行数据处理， 直接求得幅频特性及动态灵敏度等。
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11.4.2 激波管标定法
三、误差分析
➢ 测速系统的误差 ➢ 激波速度在传播过程中的衰减误差 ➢ 破膜和激波在端部的反射引起振动造成的
误差
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第11章 本章要点
传感器的静态特性标定
➢ 静态标准条件
所谓静态标准是指没有加速度、振动、冲击（除非这些参数 本身就是被测物理量）及环境温度一般为室温（20±5℃）， 相对温度不大于85%，大气压力为7kPa的情况。
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11.1 传感器的静态特性标定
静态特性标定的方法
➢ 将传感器全量程（测量范围）分成若干等间距点；
➢ 根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点的 输入标准量值，并记录下与各输入值相对的输出值；
➢ 将输入值由大到小一点一点的减少下来，同时记录下 与各输入值相对应的输出值；
➢ 按前两步所述过程，对传感器进行正、反行程往复循 环多次测试，将得到的输出--输入测试数据用表格列 出或画成曲线；
11.1 传感器的静态特性标定
静态标准条件
压力传感器静态标定实验
·压力传感器的静态标定实验一、实验目的要求1、了解压力传感器静态标定的原理；2、掌握压力传感器静态标定的方法；3、确定压力传感器静态特性的参数。
二、实验基本原理标定与校准的概念新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定，以确定其基本的静、动态特性，包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。
例如，对于一个压电式压力传感器，在受力后将输出电荷信号，即压力信号经传感器转换为电荷信号。
但是，究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢？换句话说，我们测出了一定大小的电荷信号，但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢？这个问题只靠传感器本身是无法确定的，必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系，这个过程就称为标定。
简单地说，利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。
具体到压电式压力传感器来说，我们用专用的标定设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力，作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入――输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程，如图1所示。
图1 压电式压力传感器输入――输出关系校准在某种程度上说也是一种标定，它是指传感器在经过一段时间储存或使用后，需要对其进行复测，以检测传感器的基本性能是否发生变化，判断它是否可以继续使用。
因此，校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。
在校准过程中，传感器的某些指标发生了变化，应对其进行修正。
标定与校准在本质上是相同的，校准实际上就是再次的标定，因此，下面都以标定为例作介绍。
标定的基本方法标定的基本方法是，利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等)，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。
例如，上述的压电式压力传感器，利用标准设备产生已知大小的标准压力，输入传感器后，得到相应的输出信号，这样就可以得到其标定曲线，根据标定曲线确定拟合直线，可作为测量的依据，如图2所示。
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2 3 100%
A
2、线性度（非线性误差） 测量系统输出与输入关系可用一个多项式来表示，即
y S0 S1 x S2 x2
Sn x n
式中 S0 为零点漂移；S1 为测量系统的灵敏度；S2-Sn 为非线性项特定常数。 由上式可以看出，输出与输入量之间除了线性项外，还有高次分项。当 S0=S2=Sn=0 时，方程可 用一条通过零点的直线表示，此时是理想线性关系。 测量系统的实际输出、 输入关系对理想直线的偏差用线性度描述。线性度定义为测量系统的标定 曲线对理想拟合直线的最大偏差 Δ 对满量程 A 的百分比，即 linearity 100% A 线性度是以一定的拟合直线（或称参考直线）作为基准直线来计算。选取不同的基准直线，可得 到不同的线性度数值。 3、耦合误差 桥路的应变输出存在一定程度的耦合，采用静态耦合误差评价耦合量的大小。j 分力对 i 分力的 静态耦合误差定义为在 j 分力输入且 i 分力无输入时，所测得的 i 分力输出绝对值与 i 分力满量程的 比值。最大静态耦合误差可表示为
静态标定步骤 传感器的静态线性标定， 在标定力无偏差和传感器纯线性的条件下， 理论上只要对每个 力分量单独加载 1 次即可，但由于标定力的偏差和腕力传感器的非线性作用，1 次加载所得 到标定矩阵的误差较大，实际中往往采用多次加载的方法求得标定矩阵，具体步骤如下： 1、 按传感器的满量程范围，将量程分为不少于 10 个测量点进行标定，将某一分量的负荷 从零逐步增加至正向满量程，然后逐步减小至零，再逐步增加至负向满量程，然后逐步 减小至零。在每个选定的测试点上记录数据，完成一个测试循环，每次测试至少应进行 3 个循环； 2、 按上述过程完成 6 个分量的负荷加载； 3、 计算出每个测量点上力和力矩的平均值，利用对应测量点的力和力矩值及相应的标定力 数值计算出标定矩阵； 4、 将所得的多个标定矩阵相加并取其算数平均值，即得腕力传感器的静态线性标定矩阵； 5、 利用此标定矩阵对传感器输出信号进行解耦并再次标定检验结果。
crosstalk yij
max
yFS ,i
100%
式中 yFS ,i 为 i 分力满量程值 ， yij 4、迟滞（回程误差）
max
为 j 分力输入对 i 分力耦合输出绝对值的最大值。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
迟滞表示测量系统当输入量由小变大时，对于同一个输入值会得到大小不同的输出值，用所得输 出值的最大差值 hmax 与满量程 A 比值的百分数表示 h hysteresis max 100% A 5、灵敏度 灵敏度是测量系统静态特性的另一个基本参数，定义为测量系统的输出的变化量 Δy 对输入的变化量 Δx 的比值，可用下式表示： y sensitivity x 由上式可知，对于线性系统，输出量与输入量之间的关系是一条直线，灵敏度就是该直线的斜率，为 一常量；对于非线性系统，灵敏度随输入量的变化而变化。 应该指出，灵敏度越高，测量范围越窄，测量系统的稳定性也就越差。因此，应合理选择系统的灵敏 度。
静态性能指标 1、重复性 重复性是指在条件（测量仪器、测量方法、使用条件等）相同时，对同一被测量进行多次连续测 量所得结果之间的符合程度。重复性是衡量测量结果离散性的指标，即随机误差大小的指标，在数值 上是用测量结果标准差的 2-3 倍与测量系统满量程 A 比值的百分数表示，即
repeatability