传感器标定与校准
传感器概述
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
1.2 传感器的一般特性
(1)一阶传感器的单位阶跃响应
一阶传感器单位阶跃响应的通式：
dy(t ) y(t ) x(t ) dt
式中 x(t ) 、 (t ) 分别为传感器的输入量和输出 y 量，均是时间的函数，表征传感器的时间常数， 具有时间“秒”的量纲。 一阶传感器的传递函数：
1.1 基本概念
附：传感器组成示意图
敏感元件的输出作 为转换元件的输入
被测量
敏感 元件
转换 元件
转换 电路
电量
直接感受被测量
转化为电量参数
传感器组成示意图
1.1 基本概念
1.1.3 传感器的分类
物质定律如虎克定律 F = k x主要由物 质的性质决定
按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类 无源传感器 按能量的转换分类 场的定律，如电场、磁场、物质场主 要由其结构参数决定 可分为能量控制型和能量转换型 按输入量分类 有源传感器 常用的有机、光、电和化学等传感器 按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器
1.2 传感器的一般特性
以动态测温的问题为例说明传感器动态特性。 在被测温度随时间变化或传感器突然插入被测 介质中以及传感器以扫描方式测量某温度场的 温度分布等情况下，都存在动态测温问题，如 图所示:
动态测温
1.2 传感器的一般特性
传感器的种类和形式很多，但它们一般可以 简化为一阶或二阶系统。 高阶可以分解成若干个低阶环节。 对于正弦输入信号，传感器的响应称为频率 响应或稳态响应；对于阶跃输入信号，则称 为传感器的阶跃响应或瞬态响应。
传感器调校制度模版
传感器调校制度模版一、引言本制度的目的是确保传感器的准确性和可靠性，在调校过程中遵循标准化的程序和方法。
通过实施此制度，旨在提高传感器的精度和性能，保障产品质量和客户满意度。
二、适用范围本制度适用于所有需要进行传感器调校的项目。
所有与传感器调校相关的部门和人员必须遵守本制度。
三、定义1. 传感器调校：对传感器进行校准、调试和配置的过程，以确保其准确性和性能。
2. 校准：通过与已知标准进行比较，调整传感器的输出以减小误差。
3. 调试：对传感器进行设置和配置，以满足特定的工作要求。
四、责任和义务1. 质量部门负责制定和维护传感器调校制度，监督制度的执行和合规性。
2. 技术人员应熟悉传感器调校相关知识和技术，并按照制度要求进行调校工作。
3. 操作人员应按照制度进行传感器调校，并记录调校过程和结果。
五、传感器调校流程1. 调校前准备1.1 检查传感器和相关设备是否完好无损。
1.2 准备标准装置和测试设备。
1.3 根据需要，选择适当的环境条件进行调校。
2. 校准过程2.1 连接传感器和标准装置。
2.2 检查传感器的输出与标准装置的读数是否一致。
2.3 如有差异，按照标准操作步骤进行调整，直至输出与标准装置一致。
2.4 记录校准结果和调整过程。
3. 调试过程3.1 检查传感器的配置和设置是否符合要求。
3.2 根据工作要求，调整传感器的参数和设置。
3.3 检查调试结果和工作状态。
3.4 记录调试结果和设置参数。
六、记录和报告1. 调校和调试过程中，应记录关键步骤、参数和事件。
2. 调校完成后，应撰写调校报告，包括调校结果、校准和调试过程记录等信息。
3. 调校报告应存档并向相关部门提供副本。
七、培训和审核1. 新员工应接受传感器调校相关培训，了解本制度和工作要求。
2. 定期进行内部审核，评估制度的有效性和合规性。
3. 根据需要进行外部审核，确保制度符合相关标准和法规要求。
八、制度更新和修订1. 质量部门应定期评估和更新本制度，确保其与最新的技术和法规保持一致。
压力传感器校准标定流程
压力传感器校准标定流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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第11章 传感器标定与校准
传感器的静态性能指标才是可靠的，所确定的精度才是
可信的。
胥 永 刚
§11.2 传感器静态标定
胥 永 刚
胥永刚制
龙岩学院物理与机电工程学院
3) 静态特性标定的方法
对传感器(或传感系统)进行静态特性标定，首先就 是创造一个静态标准条件，其次是选择与被标定传感器 的精度要求相适应的一定精度等级的标定用仪器设备， 然后按以下步骤进行标定： (1) 将传感器(或传感系统)全量程(测量范围)分成若 干等间距点； (2) 根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一 点地输入标准量值，并记录下与各输入值相对应的输出 值;
2 2 A 1 2 n n 2 1 2
arctg2 n
1 n
2
由幅频特性求一阶传 感器时间常数τ
由幅频特性求欠阻尼二阶 传感器的ωn和ζ
胥 永 刚
§12.2 传感器动态标定
胥 永 刚
胥永刚制
龙岩学院物理与机电工程学院
传感器对阶跃压力的响应曲线是输出压力与时间 的关系曲线，所以又称为时域曲线。 若传感器振荡周期Td 是稳定的，而且振荡幅度有 规律地单调减小，则传感器（或测压系统）可以近似 地看成是二阶系统。 根据试验获得的阶跃响应曲线，确定传感器的固 有频率ωn和阻尼比ζ，求得压力传感器的幅频特性和相 频特性分别为
胥 永 刚
§11.3 传感器动态标定
胥 永 刚
胥永刚制
龙岩学院物理与机电工程学院
传感器的动态标定主要是确定传感器的动态响 应，而与动态响应有关的参数，一阶传感器为时间 常数τ，二阶传感器则有固有频率ωn和阻尼比ζ两个 参数。 标准激励信号：
监测传感器调校制度
监测传感器调校制度是指对于各类监测传感器进行调校、校准、维护和管理的一系列规定和措施的总称。
监测传感器在实际应用中起到了至关重要的作用，由于环境、使用条件和时间的变化，传感器的性能会逐渐发生变化，因此需要对传感器进行定期的调校以保证其测量结果的准确性和可靠性。
本文将从调校制度的目的、具体内容、实施方法和效果评估等方面对监测传感器调校制度进行详细介绍。
一、调校制度的目的1. 确保数据准确性：监测传感器的测量结果直接影响到监测数据的准确性，对于某些关键性参数的监测尤其重要。
通过定期的传感器调校，可以减少传感器误差，提高测量结果的准确性，保证数据的可靠性。
2. 延长传感器寿命：传感器在实际应用中会受到各种因素的影响，如温度、湿度、压力等环境因素，以及使用频率、工作方式等。
定期的传感器调校不仅可以发现和排除传感器中的故障，还可以及时检修和更换老化严重的传感器，延长其使用寿命，提高设备的可用性。
3. 优化监测系统性能：监测系统通常由多个传感器组成，传感器之间存在着相互作用和配合问题。
通过传感器调校可以发现和排除传感器之间的不匹配问题，提高监测系统的整体性能，确保监测系统的稳定和可靠性。
4. 提高质量管理水平：传感器调校是一项技术活动，通过制定和实施调校制度，可以规范传感器调校的流程和方法，提高工作的规范性和一致性，从而提高传感器调校和管理的质量水平。
二、调校制度的具体内容1. 调校周期和方法：制定传感器调校的周期和方法，根据传感器的特点和使用情况，确定合理的调校周期和调校方法。
一般情况下，传感器的调校周期为一年一次，重要参数的调校周期为半年一次。
2. 调校流程和程序：制定传感器调校的流程和程序，明确调校的步骤和要求。
具体包括：准备工作、传感器状态检查、传感器调校操作、测量数据记录、调校结果评估等。
3. 调校记录和归档：记录传感器调校的各项数据和结果，包括调校时间、调校人员、调校操作、测量数据、调校结果等内容。
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。
传感器第一章
第一章练习题第一节：机电一体化系统常用传感器知识点一：传感器的定义、组成和功能。
（第一节）1、传感器一般有敏感元件、转换元件和三部分组成。
（200914）2、传感器的组成部分中，直接感受被测物理量的是_____________。
（200502）A、转换元件B、敏感元件C、转换电路D、放大元件3、传感器中直接感受被测量的部分是（）（200803）A.转换元件B.敏感元件C.转换电路D.调理电路4、传感器的主要功能是（）。
（200901）A传递信息 B感受被测量 C分析、处理信号 D执行要求的操作知识点二：传感器的分类。
（第一节及表1-1）（一）按被测量对象分类：1、下面传感器中属于非接触式传感器的是（）。
A．触觉传感器 B.滑动觉传感器 C．压触觉传感器 D．视觉传感器（二）按工作机理分类：2、利用光电效应的传感器属于_____________。
（200302）A、电阻型B、结构型C、物性型D、电感型（三）按被测物理量分类：3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是：_____________。
（200101）A、压力B、力矩C、温度D、厚度4、适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是 _____________。
（200703）A、转度B、温度C、厚度D、加速度（四）按工作原理分类：5、按照工作原理分类，固体图象式传感器属于_____________。
（200103）A、光电式传感器B、电容式传感器C、压电式传感器D、磁电式传感器（五）按传感器能量源分类：6、无源型传感器又称为_____________转换型传感器。
（200314）7、按传感器能量源分类，以下传感器不属于能量转换型的是_____________。
（200603）A、压电式传感器B、热电式传感器C、光电式传感器D、压阻式传感器（六）按输出信号的性质分类：8、按输出信号的性质可将传感器分为、、。
第三节：传感器与检测系统基本特性的评价指标与选用原则。
传感器标校检定制度
传感器标校检定制度传感器标校检定制度是指对传感器进行定期标定和检定的一项管理制度。
传感器是一种将物理量转换成电信号的装置，广泛应用于工业自动化控制、仪器仪表、环境监测等领域。
准确可靠的传感器是保障生产和科学研究质量的基础，而标校检定制度是确保传感器正常工作和性能可靠的重要手段。
传感器标校检定制度的目的是通过对传感器进行标定和检定，确保其测量结果的准确性和可靠性。
标定是将传感器的输出信号与标准值进行比对，以确定其测量误差；检定是通过对传感器的各项性能指标进行测试和评估，判断其是否达到规定要求。
1.标校检定计划：确定标校检定的对象、时间和频率。
传感器的工作环境和使用条件不同，标校检定的要求也会有所差异。
计划应根据传感器使用情况、技术要求和法律规定等因素进行合理安排。
2.标准装置与标准物件的选择：标准装置和标准物件是进行传感器标定和检定的基础。
标准装置应具备高精度、稳定性好和可追溯性等特点，以保证标定结果的准确性和可靠性。
3.标校检定方法：标校检定方法是进行传感器标定和检定的技术依据。
传感器的类型和工作原理不同，标校检定方法也会有所差异。
常见的标校检定方法包括零点校准、量程校准、线性度校准、灵敏度校准等。
4.标校检定记录：标校检定记录是记录传感器标定和检定过程和结果的文件。
记录应包括传感器的型号、编号、标定和检定日期、标定值、测量误差、检定结论等信息。
标校检定记录应保存完整，并按要求进行归档和管理。
5.标校检定结果的评定：对于标校检定结果，应进行评定和分级。
评定应根据标定结果和测量误差，以及传感器的技术要求和标准规定等因素进行综合考虑，确定传感器的使用状态和性能可靠性，为用户提供合理的参考依据。
传感器标校检定制度的实施可以有效提高传感器的测量精度和可靠性，减少误差和风险。
这有助于保证生产过程的稳定性和一致性，提高产品的质量和效率。
此外，标校检定制度还有利于科学研究的开展和环境监测的准确性，为社会和经济的可持续发展提供有力支撑。
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14.1 测量误差基本概念
仪表精度等级a（去掉仪表误差的“”号和“%”）
a=0.005，0.01，0.02，0.05；0.1， 0.2， ( 0.4)，0.5；
Ⅰ级标准表
Ⅱ级标准表
1.0，1.5， 2.5，(4.0)；等 工业用表
仪表的基本误差：
max=仪表量程a%
传感器标定与校准
=xxi=xx0 (真值xi一般用相对真值x0代替） 绝对误差是可正可负的，而不是误差的绝对值；绝对误 差还有量纲，它的单位与被测量的单位相同。
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
测量误差的分类：
根据引起误差的原因和误差的性质，测量误差可分为 三类：
系统误差，具有确定性，决定测量的准确度，可以进 行修正；
14.1 测量误差基本概念
3．仪表变差（升降变差）
升降变差（又称回程误差或示值变差），是指在相同条件 下，使用同一仪表对某一参数进行正、反行程测量时，对应于 同一测量值所得的仪表示值不等，正、反行程示值之差的绝对 值称为升降变差，即
（升降）变差＝正行程示值反行程示值
仪表变差也用最大引用误差表示，即
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
2.测量范围和量程
测量范围: 指“测量仪器的误差处在规定极限内的一组 被测量的值”。
量程: 指测量范围的上限值和下限值的代数差。 例如：测量范围为0~100℃时，量程为100℃；
测量范围为20~100℃时，量程为80℃； 测量范围为20~100℃时，量程为120℃。
此精度介于0.5级和1.0级之间，若选择精度等级为1.0级的传 感器，其允许最大绝对误差为10℃，这就超过了工艺要求的 允许误差，故应选择0.5级的精度才能满足工艺要求。
正行程测 反量 行值 程测量值
变 差
量程
ma x10% 0
必须注意，仪表的变差不能超出仪 表的允许误差（或基本误差）。
传感器标定与校准
图14-1 测量仪表的变差
14.1 测量误差基本概念
例14-1 某压力传感器的测量范围为0~10MPa，校验该传感 器时得到的最大绝对误差为0.08MPa，试确定该传感器的精 度等级。
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
3.精确度（简称精度）
仪表误差： （仪表）引用误差：
引仪 表量 1程 0% 0
仪表的准确度用仪表的最大引用误差max（即仪表的最大 允许误差允）来表示，即
max量 ma程 x10% 0 式中，max—仪表在测量范围内的最大绝对误差；
仪表误差整体上评价仪表在其测量范围内测量的好坏。
解：该传感器的精度为：
m a量 xm a1 x 程 ％ 0 1 0 0 .0 0 0 8 1% 0 0 0 .8 %
由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，而该传感器的 精度又超过了0.5级仪表的允许误差，所以，这只传感器的精 度等级应定为1.0级。
根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的精度等级 值应选不小于由校验结果所计算的精度值
14.1 测量误差基本概念
14.1.2 仪表误差
1 .仪表误差术语
①测量仪表的示值误差
=仪表示值x-真实值xi =xx0(xi用约定真值x0来代替 ) 相对示值误差
相对
x0
100%
②测量仪表的最大允许误差 定义是“对给定的测量仪
表，规范、规程等所允许的误差极限值”。有时也称为测
量仪表的允许误差限，或简称允许误差（允）。
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
2. 测量误差
检测仪表获得的测量值与被测变量的真实值之间存在一定 的差异，这一差异称为测量误差。
误差公理—实验结果都具有误差，误差自始至终存在于 一切科学实验的过程之中。
测量误差有绝对误差和相对误差之分。 （1）绝对误差
绝对误差在理论上是指测量值x与被测量的真值xi之间的 差值，即
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
例14-2 某测温传感器的测量范围为0~1000℃，根据工艺要 求，温度指示值的误差不允许超过7℃，试问应如何选择传感 器的精度等级才能满足以上要求?
解：根据工艺要求，传感器的精度应满足：
m a量 x m a1 x 程 % 0 1 0 0 7 0 0 10 % 0 0 0 .7 %
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
③测量仪表的固有误差 常称为测量仪表的基本误差。 定义是“在参考条件下确定的测量仪表的误差”。此参考
条 件也称为标准条件，是指为测量仪表的性能试验或为测量 结果的相互比较而规定的使用条件，一般包括作用于测量 仪表的各影响量的参考值或参考范围。
④附加误差 附加误差是指测量仪表在非标准条件时所 增加的误差，它是由于影响量存在和变化而引起的，如温 度附加误差、压力附加误差等等。
静态标定—标定静态特性：灵敏度，线性度，
传感器的标定
精度…；
动态标定—动态特性参数（；n，）测试； 动态标定信号：阶跃信号或正弦信号。
传感器的标定与校准的目的:保正测量的准确、统一和法
制性。
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
14.1.1 测量与测量误差
1.测量 “测量是以确定量值为目的的一种操作”。这种“操作” 就是测量中的比较过程——将被测参数与其相应的测量单 位进行比较的过程。实现比较的工具就是测量仪器仪表 （简称仪表）。 检测是意义更为广泛的测量，它包含测量和检验的双 重含义。工程参数检测就是用专门的技术工具（仪表）， 依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。一个完整 检测过程应包括： 信息的获取—传感器(一次仪表)； 信号的调理—变送器(二次仪表) ； 信号的显示与记录—显示、记录仪(二次仪表) 。
第14章 传感器的标定与校准
传感器的标定与校准：通过试验，建立传感器的输出-输
入特性及其误差关系。
传感器的标定与校准方法：标准设备产生已知非电量—
输入量，测试被标定传感器相应的输出量，并与输入量比较，
作出标定图表。
传感器的标定系统：被测非电量的标准发生器与标准测
试系统；待标传感器与配接的信号调理和显示、记录器等。
随机误差，具有偶然性，决定测量的精密度，利用误 差理论进行处理；
粗大误差，是错误，应剔除。
传感器标定与校准
14.1 测量误差基本概念
（2）相对误差
实际相对误差：
实
xi
100%
标称相对误差（或示值相对误差）
标
x0
1
00%
测量误差是对某一次具体测量好坏的评价。
（14-3） （14-4）
传感器标定与校准