影响压力传感器性能的误差
第七章 GTS1型数字探空仪
六、保温材料
即空仪保温泡沫塑料盒，探空仪在出厂时，发 射机和智能转换器已经连接并置放在F型的保温盒 内，施放前需将电池保温盒打开，装入浸泡好的镁 电池。
发射机置于保温泡沫盒内时，必须与底部相接 触好，如有空隙，需垫上块状泡沫填满空隙，以避 免发射机在施放过程中与智能转换器断开，造成信 号突失。
淬频频率：800 kHz±15 kHz。 副载波频率：32.7kHz±0.5 kHz。 天线增益G：≥1dB。 接收灵敏度：≤20μw/m。
三、智能转换器
副载波频率：32.7 kHz±0.5 kHz。 数字信号传输方式：数字1状态，发射机受800 kHz调制。 数字0状态，发射机受32 kHz方波调制； 32 kHz在高电平时，关闭发射机；0电平时发射机受800
2、A/D转换（数模转换）：采用软件双积分A/D转换方案， 转换精度超过14位，并对温度影响采取了多种补偿措施。为了 降低探空仪的成本，提高数据可靠性，各传感器所测量的气象
信息要素值转换由地面设备中的计算机，根据各个探空仪检定
数据进行处理，故智能转换器不能带外部EPROM芯片，各个 探空仪检定数据按规定格式存入3.5英寸软盘，随探空仪一起提 供给台站。
影响压力传感器性能的误差包括如下几个方 面：零点温度漂移、灵敏度温度漂移、线性误差、 重复性误差、迟滞误差、机械迟滞、温度迟滞等。 据厂家提供的技术资料表明，所有误差都在最大 值的情况下总误差之和可达5.57%，当然这种可能 性是极小的。但既使零点温度漂移、灵敏度温度 漂移最大值也分别能达到1%，远远超出了探空仪 的技术指标，因此需要进行全量程的温度补偿。
压力传感器采用软硬件温度补偿方法，补偿动 态范围大、精度高、成本低、同时改善线性度。
温度对电子压力计误差的影响
温度对电子压力计误差的影响摘要：分析了温度对压力计误差的影响，多数压力计常温下正向误差较大，在加温状态下，负向误差较大。
结果表明，通过不同温度下对不同型号的电子压力计检定，发现压力计的误差并不是与温度成正比关系，目前电子压力计对温度漂移的抑制非常好。
关键词：温度压力计误差影响一、电子压力计电路组成由单片机、压力传感器、放大电路、A/D转换电路、存储器等组成，多数压力计还组合了温度测试功能。
电子压力计的主要部件都是由电子器件和电路组成的。
温度传感器一压力传感器一A/D转换一放大电路一处理、运算一存储。
二、温度对电子器件的影响在使用电容器时，应充分考虑到温度对电容的影响，应尽量使电容在20℃左右的条件下工作，避免温度对电容诸多参数的影响。
一般的电容，大多数是正温度系数，即温度上升了容量变大。
陶瓷电容一般是负温度系数，温度升高容量变小。
所以，温度对不同导体的电阻影响是不同的。
2.1温度对电阻的影响（1）温度升高。
温度升高后：玻璃电阻下降变成导体。
铜、铁类的导体由于温度升高，电阻增加，导电性能下降。
但对于碳(石墨)却相反.石墨在温度升高后，电阻也变小，变成良导体。
（2）温度下降。
当温度下降到超低的时候，陶瓷会变成超导体。
（3）当温度下降，铜铁类导体的导电性能会上升。
某些物质温度降低到一定温度时,电阻就变为零,这是超导现象。
2.2温度对电容的影响电容器在温度变高时电容量可以变低也可以变高。
（1）温度与电容的寿命。
一般情况下，电容的寿命随温度的升高而缩短，最明显的是电解电容器。
一个极限工作温度为85℃的电解电容器，在温度为20℃的条件下工作时，一般情况可以保证181019小时的正常工作时间；而在极限温度85℃的条件下工作时，一般情况仅仅可以保证2000小时的正常工作时间。
所以，在设计电路时，应注意此情况。
（2）温度与电容的损耗角正切值。
任何电容器都有一个损耗角正切值，即电容器的损耗。
一般情况下正切值是随温度的升高而增加的。
压力传感器设计与测试
D.飞行员氧气面罩压力监测
8.以下哪些传感器通常用于医疗领域？（）
A.压阻式血压传感器
B.电容式呼吸压力传感器
C.压电式心跳传感器
D.热敏电阻式体温传感器
9.在选择压力传感器时，以下哪些因素会影响传感器的响应时间？（）
A.传感器材料的物理性质
B.传感器的结构设计
C.传感器信号的处理速度
A.温度变化
B.灵敏度
C.传感器材料
D.传感器安装方向
2.压力传感器通常基于哪种物理效应进行工作？（）
A.磁效应
B.光电效应
C.压电效应
D.热效应
3.在压阻式压力传感器中，压力作用下的电阻变化主要由以下哪种因素引起？（）
A.电阻材料的几何形状变化
B.电阻材料的电阻率变化
C.电阻材料的长度变化
D.电阻材料的温度变化
压力传感器设计与测试
考生姓名：________________答题日期：________________得分：_________________判卷人：_________________
第一部分单选题（本题共15小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.以下哪种因素不会影响压力传感器的测量精度？（）
2.关键因素：①量程与精度：确保测试覆盖被测压力范围且结果准确；②传感器类型：根据被测介质和测试环境选择合适类型；③校准：保证测试结果的准确性；④环境条件：控制温度、湿度等影响传感器性能的因素；⑤测试方法：合理选择静态或动态测试方法。
8.传感器封装的主要目的是为了保护内部敏感元件不受外部环境的影响。（）
9.在压力传感器中，电容式传感器比压阻式传感器具有更高的量程。（）
JJG--860—94压力传感器(静态)检定规程
JJG--860—94压力传感器(静态)检定规程压力传感器（静态）检定规程JJG 860—94本规程主要起草人：许新民（航空工业总公司第304研究所）郭春山（中国计量科学研究院）张首君（中国计量科学研究院）参加起草人：陈景文（航空工业总公司第304研究所）目次一概述二技术要求三检定条件四检定项目和检定方法五检定结果处理和检定周期附录1 压力传感器检定记录格式附录2 检定证书内容格式（1）附录3 检定证书内容格式（2）压力传感器（静态）检定规程本检定规程适用于新制造、使用中和修理后的压力传感器的静态检定。
一概述压力传感器是一种能感受压力，并按照一定的规律将压力转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置，通常由压力敏感元件和转换元件组成。
按压力测试的不同类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器等。
二技术要求1 压力传感器的准确度等级和允许基本误差应符合表1规定。
表1准确度等级允许基本误差准确度等级允许基本误差0.01 ±0.01%F·S 0.5 ±0.5%F·S 0.02 ±0.02%F·S 1 ±1%F·S 0.05 ±0.05%F·S 1.5 ±1.5%F·S 0.1 ±0.1%F·S 2.5 ±2.5%F·S 0.2 ±0.2%F·S 4 ±4%F·S2 压力传感器的配套应完整，外观不应有影响计量性能的锈蚀和损伤。
各部件应装配牢固，不应有松动，脱焊或接触不良等现象。
3 压力传感器在外壳上或外壳的铭牌上应清楚地标明其型号和编号。
压力传感器的名称、测量范围、准确度等级、制造厂家、制造日期及工作电源可在外壳或铭牌上标明，或在相应的技术文件中说明。
4 差压传感器的高压（＋）和低压（－）接嘴应有明确的永久性标志。
JJG 860—94压力传感器(静态)检定规程
压力传感器（静态）检定规程JJG 860—94本规程主要起草人：许新民（航空工业总公司第304研究所）郭春山（中国计量科学研究院）张首君（中国计量科学研究院）参加起草人：陈景文（航空工业总公司第304研究所）目次一概述二技术要求三检定条件四检定项目和检定方法五检定结果处理和检定周期附录1 压力传感器检定记录格式附录2 检定证书内容格式（1）附录3 检定证书内容格式（2）压力传感器（静态）检定规程本检定规程适用于新制造、使用中和修理后的压力传感器的静态检定。
一概述压力传感器是一种能感受压力，并按照一定的规律将压力转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置，通常由压力敏感元件和转换元件组成。
按压力测试的不同类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器等。
二技术要求1压力传感器的准确度等级和允许基本误差应符合表1规定。
表12压力传感器的配套应完整，外观不应有影响计量性能的锈蚀和损伤。
各部件应装配牢固，不应有松动，脱焊或接触不良等现象。
3压力传感器在外壳上或外壳的铭牌上应清楚地标明其型号和编号。
压力传感器的名称、测量范围、准确度等级、制造厂家、制造日期及工作电源可在外壳或铭牌上标明，或在相应的技术文件中说明。
4差压传感器的高压（＋）和低压（－）接嘴应有明确的永久性标志。
5压力传感器的电源端和信号输出端应有明确的区别标志。
6重复性误差。
压力传感器的重复性误差不得大于允许基本误差的绝对值。
7回程误差。
压力传感器的回程误差不得大于允许基本误差的绝对值。
8线性误差。
压力传感器的线性误差的绝对值不得大于允许基本误差的绝对值。
非线性压力传感器对此不作要求。
三检定条件9 压力标准器压力标准器选择的基本原则是其基本误差的绝对值应小于被检压力传感器基本误差绝对值的1／3。
准确度等级为0.05级的压力传感器允许采用一等标准器（±0.02%）作为压力标准器。
压力标准器可选用工作基准活塞式压力计、工作基准微压计、标准活塞式压力计、标准活塞式压力真空计、气体活塞式压力计、标准浮球式压力计、标准液体压力计、补偿式微压计、数字式压力计、精密压力表及其他相应准确度等级的压力计量标准器。
压力传感器的技术指标 传感器技术指标
压力传感器的技术指标传感器技术指标1、灵敏度通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。
由于只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。
但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也简单混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。
因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量削减从外界引入的厂扰信号。
传感器的灵敏度是有方向性的。
当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；假如被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。
2、频率响应特性传感器的频率响应特性决议了被测量的频率范围，必需在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有定延迟，希望延迟时间越短越好。
传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。
在动态测量中，应依据信号的特点（稳态、瞬态、随机等）响应特性，以免产生过火的误差。
3、线性范围传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。
以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。
传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证肯定的测量精度。
在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否充足要求。
但实际上，任何传感器都不能保证肯定的线性，其线性度也是相对的。
当所要求测量精度比较低时，在肯定的范围内，可将非线性误差较小的传感器貌似看作线性的，这会给测量带来极大的便利。
4、稳定性传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的本领称为稳定性。
影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，重要是传感器的使用环境。
因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必需要有较强的环境适应本领。
在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并依据实在的使用环境选择合适的传感器，或实行适当的措施，减小环境的影响。
传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。
压力传感好坏判断标准
压力传感好坏判断标准
1. 线性度：线性度是衡量传感器输出与输入是否成正比关系的指标，好的压力传感器线性度应该非常高，能够准确反映输入压力的变化。
2. 重复性：重复性是指传感器在不同压力下输出的稳定性，好的压力传感器在不同压力下输出的值应该非常接近。
3. 迟滞性：迟滞性是指传感器在加压和卸压过程中输出值是否一致，好的压力传感器应该没有明显的迟滞现象。
4. 温度特性：温度会影响传感器的性能，好的压力传感器应该具有较小的温度漂移，即温度变化对输出值的影响较小。
5. 精度：精度是衡量传感器准确性的指标，好的压力传感器精度应该非常高，误差很小。
6. 可靠性：可靠性是指传感器在长时间使用或频繁使用下的稳定性，好的压力传感器应该具有较高的可靠性，能够长时间稳定地工作。
以上是判断压力传感器好坏的几个标准，如果需要更准确的判断，可以参考相关的传感器技术规格书或者专业检测机构提供的测试报告。
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%或a=3%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;瞬态激励法：一般采用瞬变函数激励信号,这时就要用激波管来产生激波；瞬态压力信号输入法利用阶跃波和其它非周期的脉冲信号作输入,目前运用得比较成功的是阶跃波输入法;根据被标定的压力传感器的阶跃响应,再用解析的方法计算其动态特性,此方法不需要动态性能己知的参考压力传感器,所以它是一种直接的标定方法;激波管动态压力标准采用阶跃压力对压力传感器进行检定,他可以产生上升时间为纳秒级别的阶跃压力;图2 激波管动态压力传感器检定原理频率响应：由正弦压力激励下的稳态响应特性,由幅频特性与相频特性组成；幅频特性指正弦压力激励下,输出量与被测量振幅之比与频率的关系；相频特性指输出量与被测量相差随频率变化的关系;谐振频率：压力传感器具有最大幅值响应时的激励信号的频率;自振频率振铃频率w d：阶跃信号激励当被测量为阶跃变化时,在传感器输出中瞬时出现的自由振堂频率;w d ;过冲量δ：阶跃信号激励对传感器施加节约压力信号激励后,其响应中超出终值部分的最大值与阶跃响应幅度之比δ图3阻尼比：实际阻尼系数与临界阻尼系数之比为阻尼比;上升时间t r：压力传感器被阶跃压力激励时,其响应值从阶跃响应幅度的10%过渡到90%所需的时间如图1;建立时间t s：压力传感器被阶跃压力激励时,其响应从阶跃响应幅度的10%时刻起至与终值只差进入阶跃响应幅度的±5%范围内时刻止所需的时间如图1;图4灵敏度K s：压力传感器响应变化量与激励变化量之比;K s =；为阶跃压力值;图5延时时间t s：输入阶跃压力作用到传感器到传感器有信号输出时的时间差;图6表1为压力传感器计量性能要求：表2为正弦压力标准的性能指标：表3为激波管动态压力标准参考文献：1.林俊阳.压力传感器的动态特性测试方法研究.厦门大学2.张大有.激波管在压力传感器动态性能校准和实验上的应用.宇航计测技术3.JJG 624-2005 动态压力传感器检定规程4.张近等.压力测量系统的激波管动态校准.传感器技术5.王刚等.压力传感器校准和测控系统研究.四川大学。
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影响压力传感器性能的误差
，分析导致这些误差的因素，然后想办法减少这些误差，提高传感器总的性能。
本文列举一下影响压力传感器性能的误差来源有哪些？
当计算压力传感器的总误差时，应使用下列定义的误差。
为决定你已选择压力传感器特定误差的程度，参见在这目录中该传感器的规格说明。
注：在特定用户应用中，有些标称的指标可以减少或消除的，例如，如果一压力传感器用在规定温度范围的一半内，那么温度误差可以减少一半，如果使用自动调零技术，零点偏置和零飘误差可以消除。
零点偏置是同时加在膜片两侧上的相同压力时传感器输出。
量程是输出端点之间的代数差。
通常二端点是零和满刻度。
零点温度偏移是由温度变化引起的压力传感器零点变化。
零点偏移不是可预测的误差，因为每一个器件可以向上或向下偏移，温度变化将引起整个输出曲线沿电压轴向上或向下偏移。
灵敏度温度偏移是由温度变化引起的压力传感器灵敏度变化，温度变化将引起传感器输出曲线的斜率变化。
线性误差是在期望压力范围传感器输出曲线与一标定直线的偏差，计算线性误差的一个方法是最小二乘方，它从数学上提供对数据点的最佳配合直线。
另一方法是末端基点线性度（T.B.L.）或端点线性度。
T.B.L.由在输出曲线上二端数据点之间画一直线（L1）决定。
接着从线L1 作一垂线至输出曲线，选择相交数据点以达到垂线的最大长度，垂线的长度代表末端基点线性误差。
重复性误差是在其他条件保持恒定情况下连续加上任何给定输入压力在输出读数中的偏差。
迟滞误差通常表达为机械迟滞和温度迟滞的组合误差。