压力传感器标定与校准
压力传感器现场静态标定分析
压力传感器现场静态标定分析摘要：本文旨在展示压力传感器的现场静态标定分析方法。
通过介绍不同类型压力传感器以及其原理，分析并讨论了现场静态标定的步骤，并就此提出了相应的解决方案。
最后，强调了正确的静态标定对传感器的重要性。
关键词：压力传感器，现场静态标定，步骤，解决方案正文：1. 绪论本文讨论现场静态标定分析的应用，以压力传感器为例。
首先介绍了不同类型的压力传感器，然后详细介绍了现场静态标定的一般步骤，并使用一个例子来阐述。
最后，提出了解决现场静态标定过程中可能遇到的问题的可行解决方案。
2. 压力传感器及其原理压力传感器是一种通过变化测量压力大小的设备，广泛应用于汽车行业、航空航天行业、制造行业、海洋行业等各个领域。
它通常有两种工作原理：负荷变化压力传感器和电气变化压力传感器。
前者是由流体的负荷变化引起的，当安装在压力容器或管道上时，检测其围界内的压力变化；而后者则是将电气变化与压力变化联系起来的，通过改变元件的物理特性来检测压力变化。
3. 现场静态标定步骤现场静态标定分析是检测压力传感器精度的关键测试环节，一般实施步骤如下：1) 检查传感器：查看传感器尺寸情况，检查安装紧固件是否规范，以确定传感器运行是否正常。
2) 调整零位和满量程：先将零位标定为零，然后将量程标定为上限值。
3) 进行压力曲线测量：根据实际情况，可以进行 10 个或 20个压力点的测量，分别记录传感器读数和实际压力值。
4) 绘制误差曲线：将测量出来的压力点按照压力值排序，绘制出传感器读数与实际压力值之间的误差曲线。
5) 结果分析：检查误差曲线，结合最大允许偏差值，判断标定结果是否满足质量要求。
4. 问题及解决方案在现场静态标定的过程中，会出现一些问题，如精度不高、测量时间过长等。
为了解决这些问题，可采用以下解决方案：1) 采用精度更高的设备，例如压力模拟器，可获得更精确的测量结果；2) 增加标定耗时，确保测量结果的准确性；3) 综合考虑测量场地温度等环境因素，加以考虑，以避免引起测量结果偏差。
压力传感器校准标定流程
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斯巴拓SBT961压力传感器控制仪表标定说明介绍
斯巴拓SBT961压⼒传感器控制仪表标定说明介绍其他的参数我们都设定好了砝码标定—采⽤实物标定的⽅法。
零点标定时传感器空载，增益标定时加载实物测量满量程。
1.按住确认键3秒以上可进⼊标定向导，根据向导提⽰完成标定步骤。
2.显⽰器在标定前要通电15分钟以上，使传感器和显⽰器达到稳定。
3.新设备在标定前，称体⼀定要先⽤满量程的重物压8⼩时以上，使设备机械结构稳定。
4.设备在标定前后，⼀定要检测⾓差。
1.砝码标定。
在显⽰⼒值的主界⾯上。
（如下图）短按向左位移键三秒不放，进⼊标定设置。
这时显⽰CAL,OD,标定零点。
（如下图）将传感器空载，不要在传感器称台上放任何物品，以免影响标定精度，待下排显⽰数码值稳定后，短按确认键进⼊下⼀步操作。
这时显⽰CAL,AD（如下图）。
这时我们将砝码放到传感器的称台上，（如下图）。
向左位移键调整，按向上键增加位数。
（如下图）。
下图）。
2.⽆法码标定。
在显⽰⼒值的主界⾯上。
（如下图）。
短按向左位移键三秒不放，进⼊标定设置。
这时显⽰CAL,OD,标定零点。
（如下图）。
将传感器空载，不要在传感器称台上放任何物品，以免影响标定精度，待下排显⽰数码值稳定后。
短按确认键进⼊下⼀步操作，这时显⽰CAL,AD。
（如下图）。
在此界⾯短按向左位移键，进⼊⽆法码标定，这时我们输⼊传感器灵敏度，可按向左位移键调整，按向上键增加位数。
输⼊完成后，短按确认键进⼊下⼀步操作，这时显⽰CAL,ZL。
（如下图）。
这时显⽰CAL,ZL，我们在此界⾯输⼊传感器的总量程。
（如下图）。
可按向左位移键调整，按向上键增加位数。
输⼊完成后，短按确认键，保持并且返回显⽰⼒值主界⾯。
⽆法码校准结束。
压力传感器的使用方法
压力传感器的使用方法一、压力传感器的基本原理1.压电传感器原理：压电传感器是通过压电材料的压电效应将机械压力转化为电荷输出。
压电材料受到外部压力后，晶格结构发生变化，产生电荷，从而产生电信号输出。
2.电阻传感器原理：电阻传感器是通过压力作用于电阻元件的形变来改变电阻值，进而改变电信号输出。
常见的电阻传感器有应变片传感器和薄膜传感器。
3.容量传感器原理：容量传感器是通过测量电容变化来获得压力信息。
在容量传感器中，压力的变化会引起两个电极之间的电容值发生变化，进而产生电信号输出。
1.安装：在安装压力传感器之前，需要先确定其测量的压力范围，然后选择合适的传感器型号。
在安装过程中，应确保传感器与被测物体的表面保持良好的接触，并注意避免传感器受到外力的干扰。
2.连接：根据压力传感器的接口类型，选择合适的连接方式。
常见的连接方式有线性连接、电压输入和电流输出等。
在连接过程中，应仔细查阅传感器的技术手册，按照说明进行正确的连接操作。
3.校准：在使用压力传感器之前，需要进行校准以确保其测量结果的准确性。
校准方法一般有标定法、对比法和推导法等。
选择合适的校准方法，并按照校准标准进行操作，以保证测量结果的可靠性。
4.数据读取：根据传感器的接口类型，选择合适的数据读取方式。
常见的读取方式有模拟信号输出和数字信号输出等。
在读取数据时，要注意选择合适的数据采集设备，并确保信号的传输和转换的可靠性。
三、压力传感器在不同领域的应用1.工业自动化领域：压力传感器广泛应用于流体控制、液位检测、压力监测等方面。
例如，用于自动化控制系统中的压力传感器可用于监测压缩机、泵、阀门等设备的工作状态。
2.电子设备领域：在电子设备中，压力传感器常用于手机、平板电脑等设备中的触摸屏上。
压力传感器可以检测到用户的轻触、按压等手势，并将其转化为相应的电信号。
3.医疗器械领域：在医疗器械中，压力传感器被广泛应用于血压计、呼吸机、体重秤等设备中。
例如，用于呼吸机中的压力传感器可用于监测患者的呼吸状态，从而实现对患者的有效治疗。
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。
流体力学实验装置的压力传感器的选择和校准
流体力学实验装置的压力传感器的选择和校准在流体力学实验中，压力传感器是非常重要的装置，用于测量流体中的压力变化。
选择和校准合适的压力传感器对实验的准确性和稳定性起着至关重要的作用。
本文将探讨流体力学实验装置中压力传感器的选择和校准方法。
选择合适的压力传感器是保证实验数据准确性的关键。
首先，需要考虑传感器的测量范围是否覆盖实验中液体或气体的压力范围。
其次，传感器的灵敏度和精度也是选择的重要因素，需要根据实验要求进行相应的选择。
此外，传感器的材质和耐受性也需要考虑，以确保在特定实验环境下能够正常工作。
在选择合适的压力传感器后，必须进行校准以保证测量结果的准确性。
校准过程可以分为零点校准和满量程校准两个步骤。
零点校准是通过调节传感器输出来保证零点位置的准确性。
而满量程校准则是通过给定不同压力下的标准值进行比对，来确定传感器整个测量范围的准确性。
在校准过程中，需要注意以下几点。
首先，校准应在恒定温度和大气压环境下进行，以避免外部因素对校准结果的影响。
其次，校准仪器的选择也是至关重要的，应选择准确可靠的仪器进行校准。
最后，在校准过程中要仔细记录每一步的操作，并将校准结果进行标定，以便后续实验使用时能够准确读取数据。
总的来说，选择和校准流体力学实验装置中的压力传感器是确保实验数据准确性的重要环节。
合理选择合适的传感器，并通过严谨的校准过程，可以保证实验结果的可靠性，为流体力学领域的研究提供有力支持。
希望本文的内容能够对相关领域的研究者提供一定的参考和帮助。
传感器的标定与校准
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1-19所示。
图1—19 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。
1．7．2 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1-20所示.有时,输入的标准量是由标准传感器检测而得到的，这时的标定实质上是待标定传感器与标准传感器之间的比较，如图1-21所示。
关于压力传感器的误差修正和标定
关于压力传感器误差修正和标定1.如何对压力传感器进行误差补偿压力传感器精度高，要求误差合理，进行压力传感器的误差补偿是其应用的关键。
压力传感器主要有偏移量误差、灵敏度误差、线性误差和滞后误差，本文将介绍这几种误差产生的机理和对测试结果的影响，同时将介绍为提高测量精度的压力标定方法以及应用实例。
目前市场上传感器种类丰富多样，这使得设计工程师可以选择系统所需的压力传感器。
这些传感器既包括最基本的变换器，也包括更为复杂的带有片上电路的高集成度传感器,对于光学压力传感器主要考虑光强度损耗和距离对传感器性能的幸运。
由于存在这些差异，设计工程师必须尽可能够补偿压力传感器的测量误差，这是保证传感器满足设计和应用要求的重要步骤。
在某些情况下，补偿还能提高传感器在应用中的整体性能。
传感器最简单的数学模型即为传递函数。
该模型可在整个标定过程中进行优化，并且模型的成熟度将随标定点的增加而增加。
从计量学的角度看，测量误差具有相当严格的定义：它表征了测量压力与实际压力之间的差异。
而通常无法直接得到实际压力，但可以通过采用适当的压力标准加以估计，计量人员通常采用那些精度比被测设备高出至少10 倍的仪器作为测量标准。
由于未经标定的系统只能使用典型的灵敏度和偏移值将输出波长转换为压力，测得的压力的误差。
这种未经标定的初始误差由以下几个部分组成：偏移量误差由于在整个压力范围内垂直偏移保持恒定，因此光缆距离修正将产生偏移量误差。
灵敏度误差产生误差大小与压力成正比。
如果设备的灵敏度高于典型值，灵敏度误差将是压力的递增函数。
如果灵敏度低于典型值，那么灵敏度误差将是压力的递减函数。
该误差的产生原因在于扩散过程的变化。
线性误差这是一个对初始误差影响较小的因素，该误差的产生原因在于硅片的物理非线性。
线性误差曲线可以是凹形曲线，也可以是凸形曲线。
对于光纤MEMS压力传感器线性误差极小，线性误差误差主要来源反而是设备大波长和小波长输出的误差。
主要依靠设备校准，保证测试设备的波长输出线性度，降低线性度误差。
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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ɵ 1 ，以及被检定压力传感器响应正弦信号的幅值B
和相位ɵ 2 ，幅值灵敏度=，相移=ɵ 2 -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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