第四章--仪器的检验与率定1.pdf

第四章 仪器的现场检验与率定 1、传感器的标定与方法 2、监测仪器的现场检验与率定 3、差阻式仪器的现场检验与率定 4、振弦式仪器的现场检验与率定 5、仪器的防水性能的检验 6、电缆的检验 第1节 传感器的标定与方法 从岩土工程监测看，一般测试系统都需要应用传感器， 将输入的非电量的物理量（与位移、变形、力、压力等） 转换为与之有确定对应关系的电量输出（如电流、电压、 电阻、电容、频率等），以便测量、记录、处理物理量的 变化。根据传感器的定义，这种转换是按照一定规律进行 的，输入与输出之间有明确的对应关系，且满足一定的精 度要求。 1、在传感器制造完成后，需要给定一系列已知的物 理量来确定输入与输出的关系(率定卡片－－含率定数据、 图表及方程）及确定是否满足精度要求（合格证）。 2 、现场使用根据测定的电量变化，根据率定卡片给 定的对应关系计算观测物理量。 第1节 传感器的标定与方法2 传感器的标定CALIBRATION ：是指在明确传感器 输入与输出关系的前提下，利用某种标准器具对传感器 进行标度，通过试验建立输入与输出之间的关系，并检 验仪器性能及参数的过程。 标定曲线：标定试验结果反映的传感器或测试系统输 入x与输出y之间关系的曲线。 标定曲线可以是线性的， 也可是非线性的，但必须是单调和一一对应的。 标定系数：根据标定曲线拟合或回归后，得到的传感 器输入与输出之间的数学表达式中的常数项。 8500 数 读 7800 7100 00 5700 进程 回程 回归值 5000 0 5 10 15 20 25 30 35 水头(m) 第1节 传感器的标定与方法3 一般来讲，对新研制或生产的传感器进行全面的技术验 定，称为标定；将传感器在使用中或存储后进行的性能复测， 称为校准，有时也称为检验。 传感器标定的原则： 1、标定需要有长期稳定且精度高的基准； 2、精度的传递：标定传感器时必须要有比被标定的传感器 精度高的标准器，而该标准的精度还需要比它精度更高的标 准器进行定期的标定。 3、工作环境的一致性：传感器标定时的工作环境（如温度、 湿度、气压、电压）等应与传感器使用时的工作环境基本一 致。如：室温（20℃±5℃）、相对湿度≤85 ％、大气压力 （101308 ±7998）Pa 。 4、标定的分级（分档）：标定应分级进行，在全量程范围 内应至少分5～10个测点，测点间距基本一致。 第1节 传感器的标定与方法4 标定的目的：1、找出输入、输出之间的对应关系（包 括数据、图表、方程、率定系数及影响系数） 2 、检验传感器的性能指标及传递特性是否满足要求。 包括：量程、分辨率、精度、稳定性及传递特性（非线性 度、滞后、重复性），参照已制定的标准，判断传感器是 否合格。 复习： 线性度：标定曲线与理想直线的接近程度。理想直线可用最小 二乘法近似求得，若标定曲线与理想直线的最大偏差为B ，全量程为A ， 则线性度为δ＝B/A ×100％。 重复性：标定过程可能分几个循环过程，进程或回程中在同一输 入时，输出的最大差值与全量程的百分比。 滞后(滞迟性、回程误差）：在相同测试条件下，当输入从小到 大变换到反向的行程中，对同一输入值所得到的两个输出值之间的最 大差值与全量程的百分比。 第1节 传感器的标定与方法5 传感器标定（率定）的基本方法： A 利用标准设备产生已知的标准值（如标准力、压力、 位移等）作为输入量，输入到待标定的传感器中，得到传 感器的输出量，然后将传感器的输出量与输入的标准量作 比较，从而得到标定曲线。 如给弹簧秤加标准砝码进行标定。 B 用一个标准的测试系统，去观测未知的被测物理 量，再用待标定的传感器测量同一被测物理