1信号与测试技术实验报告实验二 传感器实验院 系：自动化科学与电气工程学院姓 名： 学 号：班 级：2一活塞压力计静态校准一活塞压力计静态校准一、实验目的一、实验目的1. 掌握压力传感器的原理； 2. 掌握压力测量系统的组成； 3. 掌握压力传感器静态校准实验和静态校准数据处理的一般方法。二、实验设备二、实验设备本实验系统由活塞式压力计，硅压阻式压力传感器，信号调理电路，4 位半数字电压表， 直流稳压电源盒采样电阻组成。图一为实验系统方框图，图二为实验电路接线图。图一 实验系统方框图图二 实验电路接线图 实验设备型号及精度3三、实验原理三、实验原理在实验中，活塞式压力计作为基准器，为压力传感器提供标准压力00.6MPa。信号调理 器为压力传感器提供恒流电源，并将压力传感器输出的电压信号放大并转换为电流信号。 信号调理器输出为二线制，420mA 信号在250 欧采样电阻上转换为15V 电压信号，由4 位半数字电压表读出。四、实验步骤四、实验步骤1. 用调整螺钉和水平仪将活塞压力计调至水平。 2. 核对砝码重量及个数，注意轻拿轻放。 3. 将活塞压力计的油杯针阀打开，逆时针转动手轮向手摇泵内抽油，抽满后，将油杯针阀 关闭（严谨未打开油杯针阀时，用手轮抽油，以防破坏传感器） 。 4. 加载砝码至满量程，转动手轮使测量杆标记对齐，再卸压。反复12 次，以消除压力 传感器内部的迟滞。 5. 卸压后，重复步骤3，并在油杯关闭前记录传感器的零点输出电压，记为正 行程零点。 6. 按0.05MPa 的间隔，逐级给传感器加载至满量程，每加载一次，转动手轮使测 量杆上的标记对齐，在电压表上读出每次加载的电压值。 7. 加载至满量程后，用手指轻轻按一下砝码中心点，施加一小扰动，稍后记录该电压值， 记为反行程的满量程值。此后逐级卸载，每卸载一次需要用手轮保证 测量杆上的标记对齐，然后从电压表上读出相应的电压值。 8. 卸载完毕，将油杯针阀打开，记录反行程零点，一次循环测量结束。 9. 稍停12 分钟，开始第二次循环，从步骤（5）开始操作，共进行3 次循环。五、实验数据处理五、实验数据处理1.各部分用方框图标注如实验设备中图一所示。 2.实验数据列表 输出电压/V压力/MP第一循环第二循环第三循环 01.0191.02071.0208 0.051.57551.57421.5741 0.11.88241.88181.8822 0.152.1912.1892.1911 0.22.4912.4982.498正 行 程0.252.8032.8072.80840.33.1173.1173.1170.353.4273.4173.4270.43.7373.7373.737 0.454.0474.0394.048 0.54.3584.3594.353 0.54.3584.3594.353 0.454.0474.0394.048 0.43.7373.7373.737 0.353.4273.4173.427 0.33.1173.1173.117 0.252.8032.8072.808 0.22.4912.4982.498 0.152.1912.1892.1911 0.11.88241.88181.8822 0.051.57551.57421.5741反 行 程01.0191.02071.02083.数据处理(1)校准曲线（传感器实际特性的数学期望）的确定L压力/MP正行程输出uiy反行程输出diy平均输出 (V)iy01.0201671.0206671.020417 0.051.57451.5739331.574217 0.11.8822331.87961.880917 0.152.1910332.1862.188517 0.22.4956672.4933332.4945 0.252.8063332.8033332.804833 0.33.1173.1093.113 0.353.4273.4153333.421167 0.43.7373.7283333.732667 0.454.0476674.0386674.043167 0.54.3566674.3514.353833最小二乘法拟合曲线，；21111 2 211nnnniiiii iiiinnii iixyxx y anxx 111 2 211nnniiii iii nnii iinx yxy b nxx 可得 a=1.1851，b=6.3967，即 y=1.1851+6.3967x,r2=0.9965,线性度高。500.10.20.30.40.50.600.511.522.533.544.55线性回归压压力力平平均均输输出出由上述拟合可知，压力与电压之间存在着很好的线性度。但是测量点第一个点误差相 对比较大。(2)非线性度：Ls压力/MP平均输出 (V)iy最小二乘直线输出iy非线性偏差, i Ly01.0204171.1851-0.1646833 0.051.5742171.5049350.06928167 0.11.8809171.824770.05614667 0.152.1885172.1446050.04391167 0.22.49452.464440.03006 0.252.8048332.7842750.02055833 0.33.1133.104110.00889 0.353.4211673.423945-0.0027783 0.43.7326673.74378-0.0111133 0.454.0431674.063615-0.0204483 0.54.3538334.38345-0.0296167%100|)( |maxFSl lyy其中，, i=1,2.n|max)(,maxLilyyiiLiyyy,由表可知，=0.06928167；6.39670.5=3.19835|)( |maxlyminmaxxxbyFS6所以，%8760.1%10019835.306928167.0l由上述计算可知，非线性误差较小，输出电压与压力值线性度较好。(3)迟滞误差H压力/MP正行程输出uiy反行程输出diy正反行程偏差, i Hy01.0201671.020667-0.0005 0.051.57451.5739330.000567 0.11.8822331.87960.002633 0.152.1910332.1860.005033 0.22.4956672.4933330.002333 0.252.8063332.8033330.003 0.33.1173.1090.008 0.353.4273.4153330.011667 0.43.7373.7283330.008667 0.454.0476674.0386670.009 0.54.3566674.3510.005667可知 ,由表可知，0.011667/(23.19835)%1002)(maxFSH HyyH100%=0.18239% 可知迟滞误差很小。(4)非线性迟滞LH压力 /MP正行程输出uiy反行程输出diy最小二乘直线输出iyiuiyyidiyy非线性迟 滞误差, i LHy01.0201671.0206671.18510.164930.164430.16493 0.051.57451.5739331.5049350.0695650.0689980.069565 0.11.8822331.87961.824770.0574630.054830.057463 0.152.1910332.1862.1446050.0464280.0413950.046428 0.22.4956672.4933332.464440.0312270.0288930.031227 0.252.8063332.8033332.7842750.0220580.0190580.022058 0.33.1173.1093.104110.012890.004890.01289 0.353.4273.4153333.4239450.0030550.008610.00861 0.43.7373.7283333.743780.006780.015450.01545 0.454.0476674.0386674.0636150.015950.024950.02495 0.54.3566674.3514.383450.026780.032450.032457可知 ,由表可知，0.069565/3.19835100%=2.175%100)(maxFSLH LHyyLH由上述计算可知，非线性迟滞误差略大。分析原因，有可能是第一个点测量的时候存在着 较大的误差。(5)重复性极差法压力/MPuiWuisdiWdis00.00180.0009420.00015.2356E-050.050.00160.0008380.00060.0003141360.100.00030.0001570.0070.0036649210.150.00015.24E-050.0110.0057591620.200.0070.0036650.0140.0073298430.250.0050.0026180.0060.0031413610.30000.0140.0073298430.35000.0070.0036649210.40000.0140.0073298430.450.0010.0005240.0110.0057591620.50.0060.0031410.0040.002094241标准偏差为:;=3.698910-31 0.000301 2 11重复性为：8R= 100=100%=0.34695%Fsy3s3 3.6989 10 - 3 3.19835贝塞尔公式压力/MP正行程标准偏差uiS反行程标准偏差diS01.02333E-063.33333E-090.057.6E-079.33333E-080.102.33333E-081.588E-050.153.33333E-092.7E-050.201.63333E-056.53333E-050.258.33333E-061.03333E-050.302.95823E-315.2E-050.3501.43333E-050.4005.73333E-050.453.33333E-072.03333E-050.51.03333E-050.000192标准偏差为:;=12 11 4.93 08=4.733810-5重复性为：R= 100=100% =0.00444%Fsy3s3 4.7338 10 - 5 3.198359(6)总精度：直接代数和（重复性由极差法得到）+0.18239%+0.34695%=2.40534%8760.1方和根（重复性由极差法得到）=（1.8760%）2+ (0.18239%)2+ (0.34695%)2=1.92757% 综合考虑非线性迟滞和重复性（重复性由极差法得到）=2.175%+0.34695%=2.52195% 综合考虑迟滞和重复性（重复性由极差法得到）=0.18239%+0.34695=0.52934%六、实验感想六、实验感想实验结果基本符合实验要求，活塞压力计精度较高，但迟滞误差略大，第一组数据误 差略大。通过此次实验，我了解了压力传感器的原理和压力测量系统的组成，掌握了测试 系统静态校准的参数计算方法。10二电容式传感器实验二电容式传感器实验一、实验目的一、实验目的了解电容式传感器原理及位移测量的原理；二、实验仪器二、实验仪器电容传感器实验模块 示波器：DS5062CE 微机电源：WD990型，12V 万用表