传感器标定:传感器标定的基本方法

2021/10/29 11:05 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器标定:传感器标定的基本方法已关闭评论
摘要:

传感器标定:传感器标定的基本方法传感器标定实验本实验所采用的硅光电池安装了带有狭缝的遮光筒以后作为小球垂直位移的测量装置,实现将小球的位移信号转化为光信号再转化为电压信号输出。为此,必须通过实验精确的标定遮光筒的狭缝的透光长度与硅光电池输出电压之间的关系。

传感器标定:传感器标定的基本方法

传感器标定实验 本实验所采用的硅光电池安装了带有狭缝的遮光筒以后作为小球垂直位移的测量装置, 实现将小球的位移信号转化为光信号再转化为电压信号输出。 为此, 必须通过实验精确的标 定遮光筒的狭缝的透光长度与硅光电池输出电压之间的关系。 因此,在实验台搭建完毕后,设计了传感器性能标定实验。 实验器材:搭建好的磁悬浮实验台(不包含励磁系统) ,示波器,数字显示式游标卡尺 (0.01mm) 。 实验条件: 1.遮光筒狭缝 1.5*20(mm) ; 2.光源:12V,20W 直流铯灯; 3.狭缝距离光源距离 25cm; 4.狭缝与遮蔽物之间距离 2cm。 实验结果: 狭缝开度(mm) 全闭 0 1.34 1.83 2.41 2.96 3.51 3.99 4.55 5.13 5.80 6.46 6.98 7.47 8.08 8.64 全开 输出电压(mV) 36.0 40.0 48.5 60.0 76.0 87.6 98.6 118 149 175 193 225 240 252 271 278 349
根据以上的实验结果,在 matlab 中绘制输出电压与狭缝开度之间的函数关系图如下:
截取其中线性度较高且斜率较大的一段,即第 5 个数据点(3.51,98.6)到第 11 个数据 点(6.98,240) ,并对其线性拟合,结果如下:
可以看出,其拟合方程为:y=41x-42.17

传感器标定:传感器标定的基本方法  第1张

传感器标定:传感器的标定

  一、传感器静态特性标定
  过程如下:
  1.将传感器全量程标准输入量分成若干个间断点,取各点的值作为标准输入值。
  2.由小到大一点一点地输入标准值,待输出稳定后记录与各输入值相对应的输出值。
  3.由大到小一点一点地输入标准值,待输出稳定后记录与各输入值相对应的输出值。
  4.按步骤2和3所述过程,对传感器进行正、反行程往复循环多次测试,将所得输入和输出数据用表格列出或画出曲线。
  5.对测试数据进行必要的分析和处理,以确定该传感器的静态特性指标。
  二、传感器动态特性标定
  确定传感器的动态特性参数,如时间常数、上升时间或工作频率、通频带等。
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传感器标定:传感器标定的基本方法  第2张

传感器标定:传感器的标定与校准?

谁能介绍下(压力)传感器的标定与校准吗?
比如:
1“标定与校准的区别?”
2“校准与补偿的区别?”
3 为什么要把标定曲线拟合为直线? 我的想法是,即使标定出来的输入输出曲线明显不是直线也不要紧。 我只要得到确切的输入输出关系就行。 到时候采集卡得到任一测量值(电压值)后,我可以查表(输入输出关系表或输入输出关系曲线)得到相应的准确的物理量。为什么设计传感器时一定要求传感器的理论输入输出关系是线性关系?难道输入输出关系是三次曲线就不行了吗? 只要设计和标定过程中传感器的输入输出有一对一的确定关系就行。
4 怎么确定输出和输入之间的反求关系? 比如压力传感器
厂家一般会说:量程0-1MPa,输出电压0-5V。这种情况下反求关系很明确,我只需要在采集程序里确定
输入0-1MP啊,输出0-5V,这种标定方式叫做理论直线法。可是书上说最常用的标定方法是最小二乘法,运用最小二乘法的话,标定曲线(或者叫拟合曲线)一般不经过原点,具有 的形式。这样的话,传感器的厂家可能就会标注:输入0-1MPa,输出0.2-4.9V。是不是怪怪的? 总结一下,问题在于:传感器厂家给出的数据(输入0-1MPa,输出0-5V)具有理论直线法的形式,然而书上说最合适最精确的是最小二乘法直线。
5 传感器放置两年后重新使用,进行校准。若发现拟合曲线严重偏离初始的拟合曲线,此时是应该弃用此传感器还是在y=a*x+b上下功夫? 毕竟无论拟合曲线漂移得多么严重,只要输入和输出有一一对应的关系,我就可以在测量软件里利用输出反求输入(或查表,或用y=a*x+b函数)
上面这些问题困惑我很长时间了,希望有专业人士能答疑解惑! 非常感谢!
先回答你前2个问题。标定是指依据国家或者国际认可的标准计量器具对传感器进行测量,校正;校准是指依据相关校准规程对传感器进行测量,校正;补偿是指没有相关校准规程,自行制定一套标准对传感器进行测量,校准。可以简单地认为:标定是按照国标或者更高的标准检验传感器,校准是按照企标检验传感器,补偿则是自己制定检验标准。只不过我们现场交流中很少会严格区分这三者的关系,意思表达清楚就可以了。
传感器标定是什么意思?传感器在出厂前和出厂使用一段时间后,都必须按有关技术条令的规定,用实验的方法,找出其输入和输出的关系,即确定或验证输出和输入之间的换算关系及性能指标。此项工作出厂前成为标定,而使用过一点时间过后成为校验。
对于不同的情况,不同的要求以及不用的传感器,类似称重传感器以及加速度传感器等等,有着不同种类的标定,而按照传感器的输入量随时间变化的情况,可以分为静态标定和动态标定。如果传感器的输入信号不随时间的变化时的标定称为静态标定,静态标定的目的是确定传感器的静态特性指标,类似线性度灵敏度滞后和重复性等,又是时候像称重传感器根据需要也要对横向灵敏度温度响应和环境影响等进行标定。如果传感器输入信号随时间的变化而变化时的标定称为动态标定,动态标定的目的是确定传感器的动态特性指标,如时间常数,固有频率和阻尼比等。
称重传感器的标定输了静态标定外,有的还是需要某种形式的动态标定,类似称重传感器的话标定需要解决的是首先要获得一个让人满意的周期或阶跃的压力源,其次是可靠的确定压力源所产生的真实的压力和时间的关系。这样一来不难看出称重传感器也分为一个动态和静态。一般称重传感器的标定方法分为了两种,稳态的压力源和非稳态的压力源,也就是动态的压力标定和惊涛的压力标定。称重传感器的标定表达出来的有量程荷重多少以及动态称重的荷重和时间的具体关系影响。
传感器的标定应该是很严格的是事情,这个传感器出场使用后的关系很大。所以针对不同的传感器需要不用标定方法,称重传感器和加速度传感器就是有明显的不同,加速度传感器的标定分为绝对标定法和比较标定法。于是不同的标定有着传感器自身的重要意义。
我举个例子吧,比如湿敏电容传感器测量湿度。没注意看题主问题,压力传感器也是一样的。
1-2、标定:湿敏电容传感器通过检测电容随湿度变化来测量湿度。根据测量标准湿度(通过国家认证湿度发生器产生),得到电容与标准湿度对应标定曲线,这就是标定。关键点:必须找到标准湿度环境,并且是十分准确的湿度。
校准:湿敏电容传感器使用了一段时间,器件性能下降,即同样的标准湿度对应的电容值发生的偏差,此时就需要校准,重新标定一次,得到新的标定曲线。
补偿:补偿我理解不是校准,比如湿敏电容传感器的电容值还会受到温度的影响,此时就需要对温度进行修正,即温度补偿。比如标定时,标准湿度100ppm对应1pf,测量温度在25℃;但传感器在测量温度为0℃时,标准湿度100ppm对应0.1pf,此时就需要温度补偿,使在0℃的也测到的100ppm。
3、是,可以不用线性。但是如果采用查表或者高次拟合,无法对超出测量范围测量值进行预测,偏差过大。如果是标定曲线是线型的,并且拟合度很好,对于量程外的测量也能有良好的准确度。所以不采用线型拟合时,一定要保证测量范围尽可能在量程内。
4、首先纠正下,拟合曲线时需要一个目标函数,这个目标函数可以是高次函数或者任意函数。一次函数就是所说线性拟合。最理想的目标函数式能够从理论上推导出的待测量与传感器测量之间的关系,湿敏电容传感器的电容和湿度公式。但往往这个公式很复杂,所以大家都用了高次拟合。
你说的这个其实就是一次拟合,而且只用到了首位两个点即(0,0)和(1,5)你在得到这个拟合曲线的时候其实用了最简单的最小二乘法,因为只有两个点。但是你无法保证中间点的关系。比如0.5MP对应的不是2.5,而是2.6,0.8对应的是4.2,而不是4,那么你这么拟合公式误差就很大。
最小二乘法可以尽可能使这条曲线尽可能在整个范围的误差减到最小,它可以将多组数据进行考虑,使所有差值的最小平方和最小,来保证误差最小。
5、如果传感器使用时间长了,发现拟合曲线发生严重偏离。首先应该考虑传感器主要感应器件是否损坏,虽然通过重新拟合可以得到对应关系。但是如果器件损坏,你无法保证还是否正常,也许你这次校准完了,没过多久又不行了。同一批次出厂的或者说原理和参数差不多传感器标定曲线应该差不多,至少从变化趋势是一样的,但如果出现了趋势大变化,肯定是器件损坏了,此时再校准也没有意义,应该赶紧更换或者维修。
粉尘特性:煤粉、滑石粉、亚利桑那粉
检测浓度范围:0~100或0~1000mg/m3
示值误差:均匀性≤5%
稳定性:≤10%
测试尺寸:测试断面直径800mm
循环装置:使用材质:304不锈钢
工作电压:输入电压220V
(1)多路标准粒子发雾通道,流量可调(可混合出不同比例的气溶胶浓度以满足不同要求);
(2)增加了流量指示,在使用中更方便和精确得调节流量及粒子浓度;
(3)雾化装置用洁净干燥气源并经干燥器干燥和空气过滤器过滤而成,提高了混合干燥的效果。
(4)发生浓度可调的、稳定的气溶胶;
(5)由3路标准粒子雾化头组成,可发生3个不同粒子的标准粒子或同时切换3种不同浓度的气溶胶;
(6)配置有特殊雾化头,充分雾化粒子稀释液,合理的气路保证雾化的液滴细小均匀;
(7)所配混合干燥器能够保证雾化的液滴与干燥空气充分混合。
具体定制参数可来电咨询。一键化启动,数据报告一键打印。

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