测力、压力、位移、扭矩等传感器基本性能检验分析大全

　　基本性能是传感器最主要的工作特性，反映了传感器的被测变量和输出量之间的响应关系。各类传感器的检验都是将测量器具的标准值与传感器的显示值（输出信号值）相比较，以确定其误差的过程。

测力传感器

　　测力传感器的检验目的是建立力值的大小和输出信号值之间的相互关系。

　　1） 计量单位

　　自1990年第11届国际计量大会以来，世界各国先后采用国际单位制（SI），这是一种在米制基础上发展起来的更为完善和合理的先进单位，它规定以牛顿（N）作为力的单位。

　　2） 测力方法

　　测定力值的方法较多，可用与已知重力相平衡的方法来测力，也可用与力成比例的各种物理现象，如弹性、压力、压磁等效应来测力。常见的测力方法可归纳为利用力的动力效应和静力效应两种。

　　①利用动力效应测定力值。在重力场中，地球的引力使物体产生重力，即重量。因此，可用已知质量的物体在重力场某处的重量来测力。

　　②利用静力效应测定力值。力的静力效应使物体产生变形。如果物体是一种弹性体，则根据虎克定律，在弹性范围内，它的变形量与作用力成正比。这样，测出了变形量即可知道力的大小。

　　3） 测力设备

　　测力最常用的设备为标准测力机，其精确度和量程范围可根据被检测传感器来选定。

　　4） 检验程序

　　检验力传感器的主要程序为：将传感器安装在标准测力机上；连接检测系统;按顺序检测；数据处理和计算误差等。

　　①安装要求。当被测传感器在标准测力机上进行标定时，安装应注意使传感器受荷作用轴线与标准测力机的作用轴线相一致。否则，会由于分力、侧向力或力分布不均的影响，给测试带来误差。由安装不正确引起负荷变化的情况如图6-13所示。

　　图6-13测力安装不正确对负荷的影响

　　②系统连接。力传感器的检测系统分为输人量和输出量两部分，如图6-14所示。

　　输人量由标准测力机读出（给定），输出量一般都可通过电压表（或其他信号检测仪器）读出或记录。当被测传感器为有源传感器时，可不用辅助电源。

　　图6-14测置系统

　　③检测顺序。在被测传感器上顺序施加0%，20%，40%，60%，80%和100%量程的力值，并在再次施加力值后，由检测仪器读出或记录传感器每个测量点上的输出信号。以上、下两行程为一个测量循环，一般应做三个循环。

　　这是通常检测传感器的加荷级数和循环次数，根据需要也有采用加荷级数为10，循环次数为5?10次。

　　④数据处理。将测量点上的数据，列入校准数据表中。根据线性度、滞后、重复性和灵敏度的定义和其误差计算方法，分别求出被测传感器的各项指标的最大误差。然后根据该传感器的专业标准或产品技术标准的规定要求，评判传感器是否合格。

2.压力、位移、扭矩和转速传感器

　　压力、位移、扭矩和转速传感器的检验是为了分别建立相应的输入量与输出信号量值之间的关系。

　　①压力传感器。由活塞式压力计对被测传感器施加标准压力值，用适当的显示仪表测量传感器的输出信号。对于静态使用的压力传感器的检测顺序、数据处理及误差判别等方法都与测力传感器的检验相同。为了检验压力传感器的动态特性，通常在激波管上测出传感器的频率特性和阻尼系数，并根据测量的结果推算传感器的动态响应特性。

　　②位移传感器。测量位移的量具应根据被测传感器的量程范围、精确度和分辨力要求选择确定。通常测量线位移的器具有螺旋千分尺、千分表、计量块规、万能工具显微镜等;测量角位移的器具有分度头、角度块规、正弦尺等。检验位移传感器时需特别注意传感器的安装，要求测量器具的工作方向与传感器的工作方向一致，以避免安装偏斜引入误差。

　　③扭矩传感器。用标准扭力机和相应的检测仪表检验，扭矩是通过砝码的重量和力臂的长度建立起来的。检验时，标准要求传感器与扭力机轴线重合，如果安装得不同轴，将给传感器带人附加的剪力和弯矩，这样会影响检验的精度。

　　④转速传感器。将传感器与标准转速校验台输出轴相连接，校验台发出标准转速对转速传感器进行检验。