机械工程测试技术基础 第3版 教学课件 作者 熊诗波 黄长艺第三章测试3-11.ppt

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1、第十一节传感器的选用原则及标定一、传感器的选用原则1、灵敏度根据测试目的与实际条件，合理地选用或设计传感器，总的原则是技术上合理，经济上节约。要达到这点，必须考虑到一系列因素的影响。1）一般讲传感器的灵敏度越高越好。当传感器的灵敏度高时，被测量有一微小的变化，传感器就有较大的输出。2）灵敏度越大，外噪声也越容易混入。故要检测微小量值，又要干扰小，则要求信噪比越大越好。3）当被测量是个向量时，则要求传感器在该方向上的灵敏度越高越好。在测量二维或三维向量时，要求传感器的交叉灵敏度越小越好。4）和灵敏度紧密相关的是测量范围。除非有专门的非线性校正措施，最大输

2、入量（被测量和干扰量之和）不应使传感器进入非线性区域，更不能进入饱和区。显然，过高的灵敏度会缩小其运用的测量范围。2、响应特性1）在所测量的频率范围内，传感器的响应特性必须满足不失真测试条件。2）响应的延迟时间越短越好。3）物性型传感器（光敏元件、霍尔元件等）响应快,可工作频率范围宽。结构型传感器（机械式、电感式、电容式等）由于结构中机械系统惯性的限制，其固有频率低，可工作频率较低。4）动态测试中，传感器的响应特性对测试结果有直接影响。如果传感器的输出信号能紧紧追踪急速变化的输入信号，则此传感器的响应特性就越好。因此，选用时要充分考虑到被测量的变化特点

3、（如稳态、瞬变、随机等）。3、线性范围1）线性范围是指输入与输出成比例关系的范围。2）线性范围越宽，表明传感器的工作量程越大。3）传感器在线性区域内工作，是保证测量精确度的基本条件。4）任何传感器在任一区域都保持绝对线性关系是不易做到的，只要能满足测量的精确度，可以在其近似线性区域内应用。5）必要时，可进行非线性补偿，采用硬件或软件进行。6）若输入与输出之间不是线性关系，但已知其确定规律，可用软件储存好曲线再查找或查表法。4、可靠性1）可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内、完成规定功能的能力。2）只有产品的性能参数（尤其是主要参数）均处于规定的

4、误差范围内才能视为完成规定的功能。3）为保证传感器在应用中具有高的可靠性，事先应选用设计、制造良好、使用条件适宜的传感器；使用过程中，应严格保持规定的使用条件，尽量减轻使用条件的不良影响。4）要根据测试的要求及经济性来选用相应可靠性的产品。5、精确度1）传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的真值相一致的程度。2）因传感器处于测试系统的输入端，故传感器的精确度对这个系统的影响很大。3）并非精确度越高越好，还应考虑到经济性。应从实际出发，尤其应从测试的目的出发来选择精确度。4）对于定性分析，只须获得相对比较值，不须绝对量值，则要求传感器的精密度高。见下页

5、精密度：指同一个人用同样的方法，使用同一台测量设备，对一个固定不变的被测量进行多次测量所得结果的最大差异，又称重复精度，反映了随机误差的大小。准确度：指仪器示植（测量值）偏离真值的程度，反映测量仪器的系统误差的大小。精确度：随机误差和系统误差的综合评定指标，即通常所说的精度。5）对于定量分析，必须获得精确量值，要求传感器有足够高的精确度。6、稳定性1）稳定性表示传感器经长期使用后，其输出特性不发生变化的性能。2）影响传感器稳定性的因素是时间与环境。7、测量方式3）为保证稳定性，在选用传感器之前，应对使用环境进行调查，以选择较合适的传感器类型；在使用中要

6、定期校准，对传感器做出适当调整，或采取相应的补偿措施。1）测量方式是指传感器在实际条件下的工作方式，如接触与非接触测量，在线与非在线测量，破坏性检验与非破坏性检验。2）工作方式不同对传感器的要求也不同。机械系统中，运动部件的被测量（如回转轴的偏心误差、振动等）往往要非接触测量。因为若用接触式测量不仅造成对被测系统的影响，且难以做到。宜采用电容式、涡流式、霍尔元件等；若用应变片，则应配遥测应变仪。B、若是模拟实验可采用破坏性检验。若被测对象本身就是产品或构件，宜采用非破坏性检验。A、如电涡流探伤、超声波探伤、核辐射测厚等。C、在线测试是与实际情况更接近一

7、致的测试方式，尤其是实现自动化过程的控制与检测系统，必须在现场实时条件下进行检测。实现在线测试是比较困难的，对测试系统和传感器都有一定的特殊要求。如可靠性高、动态响应性好等。8、与后续电路仪器的匹配。调理、处理电路、仪器；显示记录仪器等如阻抗匹配、负载效应、各环节的灵敏度、量程范围、动态响应、精确度、线性等的匹配。9、其他传感器的选用还应兼顾结构简单、体积小、重量轻、价格便宜、易于维修、便于携带等。二、传感器的标定静态标定的目的是确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。动态标定的目的是确定传感

8、器的动态特性指标，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。