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1.3 测量与传感器的关系

1.3.1 传感器测量系统

典型的传感器测量系统如图1.6所示。在测量中,被测量通常是一些非电量的物理量,如力、位移、速度、加速度等,而计算机方便处理的信号为电信号,故需将被测的非电量转换为电量,然后用电测仪表或装置对电信号进行处理和分析,这种方法称为电测法。其中,电量分为电能量和电参量,电流、电压、电场强度和功率等属于电能量;电阻、电容、电感、频率、相位等属于电参量。由于电参量不具有能量,因此要将其进一步转换为电能量。电测法具有测量范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快等优点,特别适用于动态测量。

图1.6 典型的传感器测量系统

由图1.6可知,传感器是测量系统中的第一个环节,用于从被测对象获取有用信息,并将其转换为适合测量的电信号。因此,传感器作为信息获取的源头,在整个测量系统中具有十分重要的作用。信号调理部分对传感器输出信号进行进一步的加工和处理,包括对信号的转换、放大、滤波、储存、重放和一些专门的信号处理。被测量的测量结果可以用示波器、记录仪、打印机等输出装置显示或记录,完成信号检测任务。总之,信号调理、信号分析和输出显示等功能,都是通过传感器和有关的测量仪器与装置来实现的。传感器获得信息的正确与否,关系到整个测量系统的精度;如果传感器的误差很大,后续测量电路、放大器、指示仪表等的精度再高也难以提高测量系统的精度。

1.3.2 传感器的标定与校准

传感器的标定与校准是指通过试验建立传感器输入量与输出量之间的关系。

1. 传感器的标定

标定的基本方法是利用一种标准标定设备产生的已知非电量(如压力、位移等)作为输入量,输入被校传感器中,得到传感器的输出量,如图1.7所示。这样,通过构建被校传感器的输出量 y m 与输入量 x 之间的关系,可得到一系列的标定曲线。

图1.7 传感器的标定

传感器的标定分为静态标定和动态标定两种,静态标定主要用于检验、测量传感器(或整个传感系统)的静态特性指标,如静态灵敏度、线性度、迟滞、重复性等;动态标定主要用于检验、测量传感器(或传感系统)的动态特性,如动态灵敏度、频率响应等。

2. 传感器的校准

“校准”在《通用计量术语及定义》中的定义是:“在规定条件下的一组操作,其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系,第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系,这里测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度。”

传感器的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,判断传感器是否可以继续使用。因此,标定与校准在本质上是相同的,校准可理解为再次的标定。 hM60hwHscg1LLFjnveg+dnTKgWnAlwjGQnUHpQ5Y3xs4zMrwK6m2/GASrXB15t8R

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