应变传感器计量特性的校准方法

余峰

摘 要：随着工业生产和自动化水平的提高，技术的不断发展，传感器的类型也在不断更新。本文研究分析了可变传感器测量特性的校准方法，以供参考。

关键词：传感器;计量;校准方法

1 前言

在众多传感器中，电流传感器具有无与伦比的优势，可以测量任何波形电流，并且输出端子可以更准确地反映输入电流的波形参数。它已逐渐成为传感器未来应用的方向。

2 传感器技术在工业中的具体应用

2.1 传感器技术在机械加工中的应用

1）切割过程中传感器技术的应用。在机械加工切削过程中，传感器技术的应用实现了切削力的变化，切削过程中的振动以及刀具与工件之间的接触的自动识别，从而实现了振动，切削声发射，切削力等可以在机械切割过程中自动调整切割功率参数，以确保切割过程中的生产率，切割制造成本，材料切割率等。2）传感器在机械生产过程的识别过程中，传感器技术的应用可以自动识别发送到机床的工件是否为需要加工的工件，还可以自动识别工件安装位置是否符合要求，工艺规范，还可以自主感知加工工件的加工余量和缺陷指示。3）传感器在工具和砂轮中的应用。在机械加工过程中，切削和磨削是非常重要的工艺步骤，在长期加工和生产工具或砂轮时，不可避免的会发生磨损.这将导致工具和砂轮失去原始的研磨能力，因此无法保证机械生产的精度和完整性。传感器在机械加工生产中的应用可以自动识别刀具或砂轮故障。这为机械加工产品的质量提供了保证。

2.2 传感器技术在数控机床上的应用

“数控机床”是通过数控技术控制的机床，传感器技术在数控机床上的应用也是传感器技术与工业系统集成的体现。例如，在数控机床中，在工业技术下，机床运动轨迹可以以数字形式编码，并将代码记录到工业数控系统中，从而可以使用编码操作和编译来控制自动化机床工作。但是，由于在数控机床运行过程中传动轴容易出现超速传动的现象，这将对数控机床的正常运行产生一定的影响，传感器技术的应用会更好。组件操作的目的在CNC机床系统中是不可替代的角色。在传感器下方，可以对CNC机床部件的运动和温度进行监控，并实时监控工件的位置和速度;如果发现数控机床的操作有问题，传感器将感知信息并将其转换为可以根据特定规则输出信号的设备，降低了数控机床故障的可能性，为企业的生产效率提供了保证。

3 应变传感器的校准方法

3.1 单参数环境下的校准

国内已开展的传感器的性能校准研究绝大多数建立在传感器的敏感参数（单参数）环境基础上.为了解决加速度计的温度系数校准问题，基于精密离心机，结合半导体制冷技术，设计研制了一套高低温环境下的大g值加速度计温度系数校准装置，对高温气流温度传感器进行校准工作，通过在温度气流环境下测试工业发动机、燃气轮机等部件中的不同类型温度传感器的测温偏差，分析其关键的影响参数的影响机理，最终得到温度传感器的测温偏差的影响规律，从而有效提高高温气流温度的測量准确性。

3.2 现场校准

随着工业技术的不断发展，对传感器性能的要求也越来越严格。基于实验室环境的校准 方法不能完全保证传感器测试数据在实际使用环境中的可靠性。为此，在复杂环境中传感器性能的校准对于提高传感器的测量精度具有重要意义。例如，为了保证炮兵系统的冲击振动测量和测试分析能力，满足新炮兵开发技术的要求，采用激光干涉法将冲击响应谱仪的标定和加速度计的频率响应特性相结合校准，并基于虚拟仪器的构造方法编写了一套影响综合自动校准系统。它可以在确定加速度传递函数的同时分析脉冲响应谱，并全面实现两个校准函数。提高工业领域中冲击振动的测量和校准能力。线位移传感器的线性度是传感器的关键特征，通常在实验室环境中进行校准。但是，实验室校准不仅会忽略参考垂直度误差和移动轴的平行度误差对线性的影响，而且还会因传感器的反复拆卸而损坏传感器的敏感组件。为此，根据现场的现有条件，根据精加工站的现场环境，设计和制造用于空间直接接触测量的专用工具。根据系统的精度，选择合适的量块作为校准标准，最后建立一套。现场校准系统，用于精加工站定位液位测量系统。根据JJF1305-2011的要求，进行了误差和重复性分析。比较了现场校准结果和实验室结果，以确认现场校准系统具有很高的校准精度，并且可以减少传感器精度的二次损坏，非常适合该站点静态校准。

3.3 多参数环境下的校准

现场校准虽然可以最大程度地还原传感器的实际工作环境，但由于测试成本较高、测试方法复杂等不利因素，导致现场校准的发展大大受限。研制传感器的实验室多参数模拟环境是目前研究的另一重要手段，如GJB150.24A中所提到的温度、湿度、振动和高度四种环境影响因素的多种组合模式。其中，温控试验箱可创造低温和高温两种环境条件，温度范围分别为-60～20℃和20～130℃，并具有相当均匀度和波动度的大范围温度场;精密离心机主要提供大于1g的标准加速度。利用此校准装置，可以创造多种加速度与温度的耦合场，从而实现加速度计在不同g值下温度系数的校准。

4 结论

传感器已广泛应用于现实生活和生产中。他们检测到的数据的可靠性直接关系到整个系统的稳定运行，一些检测方法用于校准计量性能，便可以准确地确保系统的正常运行。因此，尽管该国没有传感器验证程序或校准规范，但我们可以参考一些传统的仪器验证程序，结合传感器的特性来校准当前传感器。实验表明这是可行的，这在测量工作中是必需解决的问题。

参考文献

[1]王玉芳.航空发动机压力计量测试的发展趋势[J].计测技术，2012，32（S1）：23-25.

[2]张宝珍，王萍.国外先进测试与传感器技术发展动态[J].航空科学技术，2012（1）：13-15.

[3]魏元，王新，徐岱.Gardon式圆箔热流传感器减振抗冲击和耐高温性能优化[J].计测技术，2012，32（6）：46-49.

[4]何晨光，李明辉，王军枫，等.高温、高压、腐蚀环境中温度传感器的研制[J].材料与焊接，2005，26（4）：10-12.

[5]张建斌，史玮强.用于低温压力传感器校准的低温工作环境的研制[J].计量技术，2016（7）：51-54.