压力传感器校准问题的探讨

压力传感器校准

第

月卷

第

刁

期

山

东

科

学

年

月

压力传感器校准问题的探讨陈了白

乐

山东省海洋仪器仪表研究所

摘,

要,

在压力测量中除了压力传感器本身应具有优良性能外必须对传感器和测量系统进行正确校准才能获得准确的测量结果本文综述与压力传感器校准有关的基本理论校准方法和测量误差分析最后举出海洋中测量海平面高程的一个实例,

、

关键词

压力传感器压力校准技术海洋测深,海平面测量

压力测深的基本原理在海洋测量技术中压力测深用得很广泛潮位水位海平面高程和波浪等海洋水文,、

、

要素都可通过压力测深获得准确测量结果海水静压与深度之间的关系可由下式确定,

一

。

丁

式中

,

。

海面大气压力重力加速度海水密度深度

积分项代表单位面积上水柱重量由,

式可知、

,

是一个复杂多变的时空函数其,

中

。

随地区时间和大气结构而变,,,

、

,

与高度纬度有关,

是温度盐度和深度的非,

、

线性函数此外压力传感器在海洋被测现场还受到诸如海洋动力要素海流等的影响所以为要获得准确的测量结果必须对以上诸因素进行分析并进行正确校准

在工程测量中为使问题简化在满足一定测量准确度的前提下,,

,

、

和

可用平均

值代替这样,

,

式可简化为。

一

式

是压力测深的基本计算公式

压力传感器的校准在海洋中测量压力的传感器都是在实验室用标准活塞压力计算定的是以标准活塞,,

收稿日期

一一

一一

修回日期

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.77cn.com.cn

压力传感器校准

山

东

科

学

年

压力计的参数来度量海洋中实际测点水柱的压力由式、、

可知压力测深的准确度主要

决定于压力传感器的准确度压力传感器的标定准确度决定海水平均密度值的准确度和大气压力的影响校准的目的是要减小这些误差进行正确订正以提高测量系统的准确,,

度压力传感器的准确度压力传感器的主要技术性能是非线性重复性温度系数滞后和漂移这些都是时间,、、、

函数必须定期进行校准,

温度影响

压力传感器是在实验室中用标准活塞压力计标定的标定时将

压力传感器放在具有,

温度稳定性的恒温槽内用标准活塞压力计在不同温度点对压力传感器加压和减,

压在压力传感器的校准中假定压力传感器输出,

是所加压力

和温度,

的函数并假,

定在短时间内传感器没有漂移则当压力,

和温度

为独立变量时可用泰勒级数展

开

‘

〕

侣,

十一口从尸犷

犯、

,

么,,

一、

,

十,

万乙

‘

万

尸

,

少

工

十

二

’

’

生

,

式中将式

为微分算子,

八一、

品吴

展开便可得到压力传感器的静态性能表达式

、

一

、

霏“弄,

二

十

子乙

戈犷

六人砂一

十十

、二八

磊

,

入舍厦’一’

协

湍

、

啊

蒜

么

黔

式中

霏一

一压力灵敏度

爵温度灵敏度实际上压力灵敏度比温度灵敏度要大得多所以式,

可简化为、、了‘〕一产、‘内、知

当温度为常数时拐一二

二六业’粤喜一解口乙

勺匕

当压力为常数时“一,

灯

弄

十

喜乙

么

在实验室校准时压力传感器的输出可看作是压力和温度的函数因此可得到压力和,

温度的灵敏度

在恒温条件下已校正好的标准活塞压力计的输出,

可用最小二乘法多项表达式对,、

绝对压力传感器测量压力为,。

十

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.77cn.com.cn

压力传感器校准

第

期一一一

陈伯乐压力传感器校准问题的探讨

式中一

〕为压力传感器输出,

,

和

分别为压力传感器输出

数据的最低值和最高值为校准次数对差压传感器测量压力为,。

一

。

一

包

。

一

生

。

一

生

式中式,

为零压时压力传感器的输出为加压时压力传感器的输出和,

对压力传感器输出进行微分便可得到压力灵敏度温度灵敏度一般用计,

算的方法得到即将某一固定值线曲线斜率即为温度灵敏度十一丁,

代入式

和式,

,

画出压力勿对温度

么

的变化曲

爵为消除温度的影响十……一

作如下处理

多

一

玉和式

生

,

一生

十……,

系数

,

场

,

可从式。

中从相应的温度项用低价多项表达式得出即

十十,

工

一

,

十

然后再代入式温度系数式滞后和

和式

,

数据的处理可以在计算机上进行对一些温度系数很小,

或温度系数为常量的压力传感器可用式

和式

直接计算

在数据处理时可用固定的,

提供了消去压力传感器温度影响的计算公式,

压力传感器校准时的最大误差是由传感器的滞后和非重复性所引起改善误差的办法是对压力传感器进行多次循环的加压和减压有些压力传感器在全压力量程范围内校准时会显示出较大滞后误差一般都用限制校准量程的办法来减小它,

漂移压力传感器在校准过程中表现出来的滞后和不重复性说明传感器有可逆的或不可,

逆的漂移过程研究指出图压力传感器的这种漂移是在承受玉力条件下由弹性元件的,,

弹性蠕变所引起它除了与所加压力有关外还与温度有关减小漂移的办法是在常温条,

,

,

件下对压力传感器进行予压其基本漂移会大大减小,,

大气压力的影响

大气压力是随地区时间和大气的具体结构而变由式,,,

、

可知它直接影响测量准确,

度理论上差压传感器应与大气压力变化无关但实际上是不可能的大气压力的变化量,

会叠加在压力传感器输出上影响压力传感器的零压输出漂移因此在实验室校准时必须用气压计进行测量其准确度应不低于士,

当压力传感器用于海洋中测压时还必须用当地实际气压值进行订正囚,

压力传感器的标定准确度压力传感器在实验室中是用标准活塞压力计标定的它的数值是按照标准处的重力,

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://www.77cn.com.cn

压力传感器校准

山

东

科

学,

年

加速度标度的即标准 …… 此处隐藏：4282字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……