实验一温度传感器动态标定实验一．实验目的1．掌握热敏电阻传感器和热电偶传感器动态性能测试方法。

2．了解根据阶跃响应曲线求取传感器动态特性指标的方法。

3．熟悉测温传感器动态标定系统的结构、组成和使用方法。

二．试验装置1．被校热敏电阻传感器2．标准热电偶传感器及数字显示仪表3．被校热电偶传感器4．补偿导线及冷接点恒温器5．恒温水槽6．保温瓶7．恒温油槽或高温电炉8．大气温度计9.标准水银温度计2只10.数字存储示波器11.微型计算机（带GP-IB接口）三．实验原理传感器动态标定实验的任务是用动态激励信号激励传感器,使传感器产生动态响应,根据动态标定实验的结果求出一个近似的数学模型（如传递函数），来描述传感器的动态特性，并求出它的动态性能指标。

温度源为恒温水槽(或恒温油槽)，其温度值由标准水银温度计测出。

阶跃温度的幅值大小可以通过调节恒温水槽(或恒温油槽)的温度得到。

输出信号的阶跃响应由数字存储示波器记录，记录结果可由示波器观察，同时经RS-232或GP-IB接口进入计算机，由计算机内的软件包计算其动态数学模型与动态性能指标。

测取传感器的阶跃响应是获取传感器动态特性的方法之一。

阶跃响应的平稳性、快速性和稳态精度可用如下性能指标描述：时间常数T——输出上升到稳态值的63%所需要的时间。

响应时间T2——输出达到稳态值的95%或98%所需要的时间。

调节时间T s——在阶跃响应曲线的稳态值附近，取±5%作为误差带，响应曲线达到并不再超出该误差带所用的最小时间。

峰值时间T p——阶跃响应曲线超出其稳态值而达到第一个峰值所需要的时间。

上升时间T r——阶跃响应曲线从稳态值的10%上升到90%所需要的时间（对欠阻尼系统，通常指从0上升到稳态值所需要的时间）。

延迟时间T a——阶跃响应曲线上升到稳态值的50%所需要的时间。

超调量σ%——在阶跃响应过程中，超出稳态值的最大偏离量与稳态值的百分比。

σ%=[Y(T p)-Y(∞)]/Y(∞)稳态误差E ss——当时间t趋于无穷时，传感器阶跃响应的实际值（即稳态值）与期望值[即输入量X(t)]之差。

E ss=X(t)-Y(∞)上述性能指标中，延迟时间T a、上升时间T r和峰值时间T p均表征系统响应初始段的快慢；时间常数T、响应时间T2和调节时间T s表示系统过渡过程持续的时间，从总体上反映了系统的快速性；超调量σ%是反映系统响应过程的平稳性；稳态误差E ss则反映了系统复现输入信号的最终（稳态）精度。

四．实验方法和实验步骤（一）热敏电阻传感器的动态校准1．求取正阶跃响应：1）将被测温度传感器置于盛有冰水混合物的保温瓶内（温度为0℃），调节恒温水槽的温度为80℃，设置数字存储示波器的采样间隔。

2）待标准水银温度计示值稳定后，将被测温度传感器迅速插入水槽中，使温度传感器受到一个从0℃至80℃的阶跃温度的激励。

3）用数字存储示波器记录和显示传感器的阶跃响应曲线，由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。

2．求取负阶跃响应：1）将被测温度传感器置于恒温水槽中，调节恒温水槽的温度为80℃，设置数字存储示波器的采样间隔。

记录大气温度计的示值。

2）将温度传感器迅速插入盛有冰水混合物的保温瓶内，得到从室温至0℃的负阶跃温度的激励。

3）用数字存储示波器记录和显示传感器的阶跃响应曲线，由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。

（二）热电偶传感器的动态校准1）将被测热电偶温度传感器置于盛有冰水混合物的保温瓶内，调节补偿电路使输出热电势为0V，调节测量仪表使显示值为0℃，设置数字存储示波器的采样间隔。

2）使恒温油槽（或高温炉）保持在500℃，温度值由标准热电偶传感器测出，并由数字显示仪表显示。

3）将被测热电偶快速插入油槽（或高温炉）内，记录热电势的变化过程。

由计算机读取传感器的阶跃响应数据，并形成数据文件。

五．试验报告1．根据记录的热敏电阻温度传感器或热电偶温度传感器的动态校准实验数据，画出阶跃响应曲线。

2．根据实验曲线分别求出热电阻温度传感器或热电偶温度传感器的时间常数T和传递函数。

H(s)=K/(Ts+1)K——静态传递系数（当ω=0时）。

3．根据传感器阶跃响应分别求出延迟时间T a、上升时间T r、响应时间T2、调节时间T s和稳态误差E ss。

测量数据记录表热敏电阻温度传感器动态标定实验记录表(正阶跃响应)热敏电阻温度传感器动态标定实验记录表(负阶跃响应)热电偶温度传感器动态标定实验记录表(正阶跃响应)热电偶温度传感器动态标定实验记录表(负阶跃响应)实验二 压力表的静态标定实验一．实验目的1.学习压力表的静态标定方法。

2.了解压力表静态校准设备的基本工作原理及使用方法。

3.掌握压力表的非线性误差的计算方法。

二．实验装置1. B009型活塞式压力计2. 活塞式压力计用标准砝码一套3. 弹簧管式标准压力表4. 弹簧管式被校压力表5. 各种工具（扳手、螺丝刀等）三.实验原理压力测量装置的静态标定采用静重比较法，即标准砝码的重力通过已知直径和重量的柱塞作用于密封的液体系统，从而产生如下标准压力：221)(4D M M g P π+=式中 P －标准压力（Pa ）； g －当地的重力加速度（m/s 2）；M 1－标准砝码的质量（kg ）； M 2－柱塞的质量（kg ）； D －柱塞直径（m ）；此标准压力作用于压力传感器或压力表的敏感元件上，使压力测量装置产生相应的输出，根据产生的已知压力和测得的被校压力测量装置的输出，便可确定输入和输出的关系。

压力表静态特性测定原理是通过标准砝码，借助于活塞式压力计向被校压力表施加压力，压力指示值由标准压力表给出，根据标准砝码的标称值、标准压力表的指示值及被校压力表的指示值，便可得到被校压力表的在各校准点上的误差，从而绘出被校压力表的静态特性曲线、误差校正曲线，进一步计算静态特性曲线的线性度和迟滞误差。

四.实验方法和实验步骤1．将被校压力表和标准压力表装在活塞式压力计接头上，调节活塞式压力计至水平位置。

2．打开活塞式压力计通向活塞盘的切断阀和贮油器阀门，缓慢逆时针转动旋转手柄，将油缸的活塞退至最后侧（最大位置），使整个管道充满油液。

顺时针旋转手轮，将油压入油杯，观察是否有小气泡从油杯中升起，反复操作，直到不出现小气泡时为止。

当油泵吸满油后，关闭贮油器阀门，并分别打开通向被校压力表和标准压力表的阀门。

3．自零开始，以每次递增10kg/cm 2加载。

每次加载后，慢慢顺时针转动旋转手柄压缩油液，使油压逐渐上升。

当柱塞连同标准砝码在压力油的作用下上升到规定高度后（即砝码托盘下杆套底边位于活塞杆标记线位置），用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转，以减小柱塞与缸体之间的摩擦力。

记下此时载荷数及被校压力表和标准压力表读数，依次增加砝码重量直至标定载荷。

4．自停加最大载荷起，每次递减10kg/cm²。

每次减载后，慢慢逆时针转动旋转手柄，当柱塞连同标准砝码下降到规定高度后（即砝码托盘下杆套底边位于活塞杆标记线位置），用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转，记下载荷数和相应的被校压力表和标准压力表读数。

依次去掉砝码重量直至所加载荷为0。

五．实验报告1．将原始测量数据填入记录表格中。

2．绘制压力表的静态特性曲线、误差校正曲线标定曲线，计算线性度和迟滞误差。

3．计算被标定压力表的精度等级。

实验数据记录表实验三压力传感器的静态标定实验一．实验目的1.学习压电晶体传感器的静态标定方法。

2.了解压力传感器静态校准设备的基本工作原理及使用方法。

3.掌握压电晶体传感器的非线性误差的计算方法。

二．实验装置1.CY-YD-205 581型压电晶体传感器2.B009型活塞式压力计3.活塞式压力计用标准砝码一套4.弹簧管式标准压力表5. YE5850型电荷放大器6. FLUKE 8050A型数字电压表7. 高阻表8．各种工具（扳手、螺丝刀、高频起子等）三．实验原理与实验方法1.压电晶体传感器静态特性测定原理：压电晶体传感器的静态标定是根据静压平衡原理，借助于活塞式压力计向传感器施加压力，压力指示值由标准压力表指示，传感器随产生正比于力的负荷，此电荷量送至电荷放大器放大，放大后的信号以电压形式输出至数字电压表。

由此可测定压力与输出电压之间的关系和压电变换的线性度及灵敏度。

2．压电晶体传感器灵敏度测定原理传感器灵敏度可用下式表示： S Q=V0/pK式中：S Q——传感器灵敏度V0——电荷放大器输出电压（mV）；p——标准砝码值kg/cm2；K——电荷放大器的灵敏度（mV/pc），K=K1/K2K1——电荷放大器的电荷放大级增益控制旋钮指示值（mV/kg/cm2）；K2——电荷放大输出级控制旋钮指示值（pc/kg/cm2）；1pc=10-12库仑根据在各校准点测得的电荷放大器输出电压和施加的载荷以及标定过程中电荷放大器的灵敏度，利用上式进行计算，便可得到传感器灵敏度特性曲线。

四.实验步骤1．将压电传感器，电荷放大器系统方入烘箱中烘四小时以上取出，用高阻表测量传感器阻值。

此阻值应大于1012欧，不足此数应经烘干去潮后再进行测量，直至大于此值。

2．调整活塞式压力计至水平位置。

将传感器装在活塞式压力计接头上，并拧紧保证不漏油。

接好压电传感器与电荷放大器和数字电压表的信号线。

3．将电荷放大器的电荷灵敏度旋钮选在给定值。

打开电荷放大器及直流数字电压表的电源开关，预热十分钟。

观察放大器零位输出的漂移程度，调整放大器零点。

4．打开活塞式压力计贮油器阀门，按照要求加满蓖麻油并排除管道中的空气，然后缓慢逆时针转动旋转手柄，将油缸的活塞退至最后侧（最大位置），使整个管道充满油液，然后关闭贮油器阀门。

然后分别打开通向被校传感器和测量缸的阀门。

5．由零开始，每次按10kg/cm2依次递增加载。

每次加载后，慢慢顺时针转动旋转手柄压缩油液，同时用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转，以减小柱塞与缸体之间的摩擦力。

当柱塞连同标准砝码在压力油的作用下上升到规定高度后（即砝码托盘下标记位于刻度线位置），停止旋动手论，保持原位置不变。

记下加载后数字电压表和标准压力表的读数。

依次增加砝码重量直至所加砝码的载荷为100kg/cm2。

6．由100kg/cm2开始，每次按10kg/cm2递减载荷, 每次减载后，慢慢逆时针转动旋转手柄，同时用手轻轻转动砝码托盘，使砝码和柱塞一同旋转。

当柱塞连同标准砝码下降到规定高度后（即砝码托盘下标记位于刻度线位置），停止旋动手论，保持原位置不变。

记下减载后数字电压表和标准压力表的读数。

依次去掉砝码重量直至所加载荷为0。

五．实验报告1．将原始测量数据填入记录表格中。

2．计算传感器灵敏度，绘出传感器灵敏度特性曲线。