压力传感器静态标定指导书

用以上数据绘制电荷量-压力曲线.（例）
电荷量(pc)
90
80Biblioteka 706050y=13.5728×x-0.2697 40
30
20
10
0
-10
0
1
2
3
4
5
6
压 力 (bar)
用最小二乘法拟合后的直线是： y = 13.5728 × x − 0.2697
可见, 静标实验测得的石英传感器的电荷灵敏度是 13.5728pc/bar。
注意：活塞式压力计底盘重 0.4 千克力/平方厘米, 不要漏掉。另外, 由于 噪声的影响, 使得最小压力值受到限制, 试验者可以试着把可以测量的最小压 力值找出来, 这里的 0.7 千克力/平方厘米, 只是一个参考值。
五、数据处理
目的：用所得数据绘制电荷量 pc –压力 bar 曲线, 并用最小二乘法求出传
（3）放大器灵敏度档置于 10.0 pc/unit (即将灵敏度左边档置于 10, 中间和右 边档置于 0), 输出置于 10 mv/unit, 下限频率置于 L 档(此时下限频率小 于 0.0001HZ)，上限频率置于 0.3kHz.，输入端选择电荷输入。
注意：将放大器的灵敏度设置在 1-10.99pc/unit 时, 调节下方的×10 档置于 下方, 面板上的左边小数点亮。
三、测试仪器设备
1 记忆示波器 1 台（TDS210）； 2 电荷放大器 YE5850 一台; 3 活塞式压力计 1 台 4 石英压力传感器 CY-YD-205 1 只；
三、实验内容：
1 熟悉记忆示波器和电荷放大器使用方法； 2 用活塞式压力计标定传感器的电荷灵敏度系数；
四、实验步骤：
1. 熟悉记忆示波器，看清各个调节旋钮的位置,对照说明书了解：
感器的灵敏度系数。(1kgf/cm2＝0.98 bar)。
将实验数据和计算后的数据整理如下：
砝码( (kgf / cm2 )
压力(bar)
电压(mv)
电荷量(pc)
0.7
0.686
0.8
0.784
1
0.98
1.5
1.47
2
1.96
2.5
2.45
3
2.94
3.5
3.34
4
3.92
4.5
4.41
5
4.9
压力表
砝码
传感器
活塞
油杯
（1）打开油杯阀门，向外旋转活塞把油吸入活塞，关闭油杯阀门，向内旋 转活塞，压力表显示已加载压力。
（2）用砝码可以更精确表示压力。关闭压力表处活塞,打开连接砝码盘的活 塞, 在砝码盘上加砝码, 关闭油标阀门向内旋转活塞，砝码盘抬起（注 意：不要与上方金属环接触）。改变砝码重量，即可改变加载压力。
注意：试验者可能由于触发电平设置太低, 而使噪声引起触发, 或者设置过
高, 使得信号不能触发。另外, 在每次测量后, 将放大器置于”复位”, 使里面的残
余电荷放掉。
（6）用光标读出电压值。按下菜单栏里的”CURSOR”钮, 显示区将显示光标
的菜单, 类型选择”电压”, 信源选 ch2, 用垂直处的波形位移钮移动光
（3）突然打开油杯阀门，接通大气。此时传感器上卸载。 4 静态标定
（1）打开示波器电源开关(开关在示波器上表面)。将电荷放大器 YE5850 的 开关档置于”复位”, 将放大器地线良好接地, 然后打开放大器的电源开 关(开关在背面面板上).
（2）将传感器电缆接到放大器电荷输入端，放大器输出电缆接到示波器 2 通道输入端。
（4）旋转示波器 2 通道的垂直电压调节旋钮, 将垂直标尺定在 20mv/div, 旋 转水平位置的秒/刻度旋钮, 将水平标尺(主时基)定在 500ms/div。按 下”TRIGGER”钮, 显示区右边会显示触发菜单, 将触发类型选在边沿 触发, 触发方式选在单次触发, 信源选 ch2, 耦合方式选交流, 斜率选 下降沿, 然后按下”HORIZONTAL”钮, 在菜单中选择电平, 旋转”电平” 旋钮, 设置触发电平.
实验指导书 压电式压力传感器的静态标定
一、实验目的：
1、熟悉记忆示波器和电荷放大器使用方法； 2、用活塞式压力计标定传感器的电荷灵敏度系数；
二、实验所涉及的一些基本原理：
1、理想数学模型： 准静态载荷（输入信号特征频率远低于传感器固有频率）：输入（压力）和 输出（电荷）近似成线性关系(石英压力传感器的线性度较好)；
注意：触发电平一般选在所测电压峰-峰值的一半左右, 基本原则是保证噪声 不会引起触发, 信号能够引起触发。这里给出一个参考值：当加压至 3 千克力/ 平方厘米时, 触发电平可设置在 20mv 左右。
（5） 在活塞式压力计上对传感器加载后，将放大器置到“工作”，将示波器 面板右上端”执行/停止”按下, 当显示区上方中间显示位“Ready”, 突 然打开油杯阀门，使示波器触发。
2、真实情况和数学模型之间的偏差： 电荷泄漏：理想模型认为传感器绝缘电阻为无穷大，而真实传感器的绝缘电 阻并非无穷大（石英晶体：1013Ω；压电陶瓷：1010Ω），必将导致一定程度的电 荷泄漏；另一方面，电荷放大器为了对传感器的微弱信号进行放大，必然要从传 感器中取一定电流，从而增加了传感器电荷的泄漏。所以通常的电荷放大器的输 入级都具有极高的输入阻抗，并要求设备防潮，以避免由于受潮带来的阻抗下降。 但是，由于外加压力而产生的电荷量很少，即使少量的电荷泄漏也会对输出信号 造成明显的影响，该影响不可忽略。 电荷放大器的频率响应：对于静标试验，输入载荷的特征频率很低，故对二 次仪表（电荷放大器）的低频响应有较高的要求，否则经过二次仪表的高通滤波， 信号将会失真,因此,电荷放大器做定标时,要将下限频率调到较低的数值. 噪声：由于本实验采用的传感器量程很大（100 bar ～ 300 bar），而实际载 荷只有数个大气压，必然导致得到的信号信噪比较低。但实验表明，以如此小的 压力加载，输出信号的噪声幅值依然较小，可以接受。
（1）调节电压量程、时间量程方法； （2）触发方式、触发电平, 触发位置等的设置方法; (3 ) 用光标读取电压, 时间值的方法; （4）用 TDS-210 数据处理程序采集数据的方法. 以上方法的要点将在下面的实验步骤中说明. 2 熟悉电荷放大器,看清面板上各种按钮的位置
（1）灵敏度设置、输出设置方法； （2）下限、上限频率设置方法。 以上方法的要点将在下面的试验步骤中说明. 3 熟悉活塞式压力计
六、讨论和实验结论：
对实验中的各种问题进行讨论，并对实验结果做出自己的结论。
标 1 和光标 2, 菜单栏里的增量处, 将显示两光标间的电压差值。由此
读出触发前后的电压差。
注意：如果发现显示区波形被截断,需要调大垂直标尺, 重新测量.
用下列公式计算出电荷量：
电荷量（pc）=
实际电压（mv）× 灵敏度（10 pc 实际输出（10mv / unit）
/ unit）
（7）改变砝码重量，从 0.7 千克力/平方厘米开始，每次增加 0.5 千克力/平 方厘米，直到砝码总压达到 5 千克力/平方厘米时,重复上述试验过程.