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傳感器一般的標(biāo)定方法

嵌入式應(yīng)用開發(fā) ? 來源:嵌入式應(yīng)用開發(fā) ? 作者:嵌入式應(yīng)用開發(fā) ? 2022-12-27 14:59 ? 次閱讀
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標(biāo)定不單是確定傳感器的各項工作特性曲線,而且具有“綜合誤差”的概念。有些傳感器經(jīng)標(biāo)定后,還使其輸出值歸一化,以便于使用時互換。如電子秤配用的傳感器,通過標(biāo)定后,使其與稱量范圍和精確度相一致,而且靈敏度相同,使用時可任意更換。在傳感器精確度要求不高的情況下,傳感器的靈敏度也可通過傳感器檢驗規(guī)程中測量基本性能時得到的較準(zhǔn)數(shù)據(jù),并用最小二乘法、平均斜率法等數(shù)學(xué)方法計算求得。

單獨標(biāo)定法 單獨標(biāo)定法就是對單個傳感器進(jìn)行系數(shù)定度,通過定度得到諸如力傳感器靈敏度mV/N或mV/(V?N-1)、壓力傳感器靈敏度mV/(N.cm-2),以及位移傳感器靈敏度V/mm等。

由于傳感器在設(shè)計上的不同,零部件加工存在誤差,以及裝配調(diào)節(jié)狀態(tài)不完全相同的因素,經(jīng)標(biāo)定后每個傳感器的靈敏度都不一致。但從使用者的角度看,則希望同一型號的產(chǎn)品其靈敏度、輸入阻抗等技術(shù)參數(shù)最好都一樣,而且初始的零點輸出應(yīng)盡量小,以減小使用中的調(diào)整工作量,并提高測量精確度。所以在傳感器標(biāo)定過程中,還有為實現(xiàn)技術(shù)參數(shù)一致性(標(biāo)準(zhǔn)化)的要求而進(jìn)行調(diào)整的問題。 組合標(biāo)定法 為使傳感器靈敏度的標(biāo)定定度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化(或互換性)要求,可利用上節(jié)所述的相應(yīng)方法對其進(jìn)行等效分析和補償。但由于傳感器在基本電路中的輸出信號一般都比較弱小,因此微弱信號還不能滿足儀表或系統(tǒng)所要求的統(tǒng)一信號。另一方面,有些傳感器工作原理的等效電路比較簡單(如各種形式的電阻傳感器,它的參變量只有一個電阻),所以等效條件和補償方法也就比較簡單。但對于諸如電容、電感、渦流等工作原理的傳感器,其等效電路就相對復(fù)雜些,要達(dá)到傳感器靈敏度的標(biāo)定定度和標(biāo)準(zhǔn)化,相應(yīng)改變的參變量的數(shù)目也就多些。單個傳感器會受到結(jié)構(gòu)條件的限制。為此,將其和電子放大器或儀表組合到一起進(jìn)行標(biāo)定定度,并將大部分需要補償調(diào)節(jié)的裝置置于電子放大器或儀表中。

通過與電子放大器組合標(biāo)定后,可輸出歸一化標(biāo)準(zhǔn)信號,例如,0?10mA或4?20mA,以及0?5V或0?10V的標(biāo)準(zhǔn)信號。這類信號具有一定的驅(qū)動能力,以帶動各種檢測、控制、調(diào)節(jié)等儀表和裝置。為了使用時測量方便,可將某些傳感器與顯示儀表或記錄儀表一起標(biāo)定定度,以便直接讀出或記錄被測變量,而不再進(jìn)行靈敏度換算。

標(biāo)定工作線的選擇方法 傳感器輸入-輸出之間的工作特性,總是存在著非線性、滯后和不重復(fù)性。對于線性傳感器而言,就希望找出一條直線使它落在傳感器每次測量時實際呈現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)曲線內(nèi),并相對各條曲線上的最大偏離值與該直線的偏差為最小,來作為標(biāo)定工作直線。如同樣特性的傳感器,其定度的精確度為最高。

標(biāo)定工作線可用直線方程y=kx+b來表示,因方程中的b是傳感器的初始零點輸出值,k是傳感器的輸出靈敏度,通過求解方程式,即可確定標(biāo)定時傳感器的理論零點和理論斜率。由于方程中的x和y是傳感器經(jīng)測量得到的實驗(校準(zhǔn))數(shù)據(jù),因此一般常采用平均斜率法或最小二乘法來處理和求取擬合直線。

1.平均斜率法 標(biāo)定工作直線為通過坐標(biāo)原點(如果有零點輸出時可經(jīng)處理移至原點)斜率為k的直線,其斜率可按以下步驟得到。 將對應(yīng)于每一輸入量等級每次測量的正反行程加以平均,求得幾個正反行程的實測平均值。然后利用y=kx+b的線性方程式和幾個實測平均值求得幾個是值,即k1,k2,…,kn 。從而傳感器標(biāo)定工作直線的k值就為

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利用最小二乘法時,通常作如下的兩個假定:所有自變量(x)的各個給定值,均無誤差,變量y的各值,則有誤差;實際測量點有幾個,重復(fù)測量有幾次。對應(yīng)的輸出值是y,則第i次測量得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線上相應(yīng)的偏差可表示為

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審核編輯:湯梓紅

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