應(yīng)變傳感器計(jì)量特性的校準(zhǔn)方法

余峰

摘 要：隨著工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)化水平的提高，技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感器的類型也在不斷更新。本文研究分析了可變傳感器測(cè)量特性的校準(zhǔn)方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：傳感器;計(jì)量;校準(zhǔn)方法

1 前言

在眾多傳感器中，電流傳感器具有無與倫比的優(yōu)勢(shì)，可以測(cè)量任何波形電流，并且輸出端子可以更準(zhǔn)確地反映輸入電流的波形參數(shù)。它已逐漸成為傳感器未來應(yīng)用的方向。

2 傳感器技術(shù)在工業(yè)中的具體應(yīng)用

2.1 傳感器技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用

1）切割過程中傳感器技術(shù)的應(yīng)用。在機(jī)械加工切削過程中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了切削力的變化，切削過程中的振動(dòng)以及刀具與工件之間的接觸的自動(dòng)識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)，切削聲發(fā)射，切削力等可以在機(jī)械切割過程中自動(dòng)調(diào)整切割功率參數(shù)，以確保切割過程中的生產(chǎn)率，切割制造成本，材料切割率等。2）傳感器在機(jī)械生產(chǎn)過程的識(shí)別過程中，傳感器技術(shù)的應(yīng)用可以自動(dòng)識(shí)別發(fā)送到機(jī)床的工件是否為需要加工的工件，還可以自動(dòng)識(shí)別工件安裝位置是否符合要求，工藝規(guī)范，還可以自主感知加工工件的加工余量和缺陷指示。3）傳感器在工具和砂輪中的應(yīng)用。在機(jī)械加工過程中，切削和磨削是非常重要的工藝步驟，在長(zhǎng)期加工和生產(chǎn)工具或砂輪時(shí)，不可避免的會(huì)發(fā)生磨損.這將導(dǎo)致工具和砂輪失去原始的研磨能力，因此無法保證機(jī)械生產(chǎn)的精度和完整性。傳感器在機(jī)械加工生產(chǎn)中的應(yīng)用可以自動(dòng)識(shí)別刀具或砂輪故障。這為機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量提供了保證。

2.2 傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

“數(shù)控機(jī)床”是通過數(shù)控技術(shù)控制的機(jī)床，傳感器技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用也是傳感器技術(shù)與工業(yè)系統(tǒng)集成的體現(xiàn)。例如，在數(shù)控機(jī)床中，在工業(yè)技術(shù)下，機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡可以以數(shù)字形式編碼，并將代碼記錄到工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中，從而可以使用編碼操作和編譯來控制自動(dòng)化機(jī)床工作。但是，由于在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中傳動(dòng)軸容易出現(xiàn)超速傳動(dòng)的現(xiàn)象，這將對(duì)數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，傳感器技術(shù)的應(yīng)用會(huì)更好。組件操作的目的在CNC機(jī)床系統(tǒng)中是不可替代的角色。在傳感器下方，可以對(duì)CNC機(jī)床部件的運(yùn)動(dòng)和溫度進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)時(shí)監(jiān)控工件的位置和速度;如果發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的操作有問題，傳感器將感知信息并將其轉(zhuǎn)換為可以根據(jù)特定規(guī)則輸出信號(hào)的設(shè)備，降低了數(shù)控機(jī)床故障的可能性，為企業(yè)的生產(chǎn)效率提供了保證。

3 應(yīng)變傳感器的校準(zhǔn)方法

3.1 單參數(shù)環(huán)境下的校準(zhǔn)

國(guó)內(nèi)已開展的傳感器的性能校準(zhǔn)研究絕大多數(shù)建立在傳感器的敏感參數(shù)（單參數(shù)）環(huán)境基礎(chǔ)上.為了解決加速度計(jì)的溫度系數(shù)校準(zhǔn)問題，基于精密離心機(jī)，結(jié)合半導(dǎo)體制冷技術(shù)，設(shè)計(jì)研制了一套高低溫環(huán)境下的大g值加速度計(jì)溫度系數(shù)校準(zhǔn)裝置，對(duì)高溫氣流溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)工作，通過在溫度氣流環(huán)境下測(cè)試工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等部件中的不同類型溫度傳感器的測(cè)溫偏差，分析其關(guān)鍵的影響參數(shù)的影響機(jī)理，最終得到溫度傳感器的測(cè)溫偏差的影響規(guī)律，從而有效提高高溫氣流溫度的測(cè)量準(zhǔn)確性。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)傳感器性能的要求也越來越嚴(yán)格?；趯?shí)驗(yàn)室環(huán)境的校準(zhǔn) 方法不能完全保證傳感器測(cè)試數(shù)據(jù)在實(shí)際使用環(huán)境中的可靠性。為此，在復(fù)雜環(huán)境中傳感器性能的校準(zhǔn)對(duì)于提高傳感器的測(cè)量精度具有重要意義。例如，為了保證炮兵系統(tǒng)的沖擊振動(dòng)測(cè)量和測(cè)試分析能力，滿足新炮兵開發(fā)技術(shù)的要求，采用激光干涉法將沖擊響應(yīng)譜儀的標(biāo)定和加速度計(jì)的頻率響應(yīng)特性相結(jié)合校準(zhǔn)，并基于虛擬儀器的構(gòu)造方法編寫了一套影響綜合自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)。它可以在確定加速度傳遞函數(shù)的同時(shí)分析脈沖響應(yīng)譜，并全面實(shí)現(xiàn)兩個(gè)校準(zhǔn)函數(shù)。提高工業(yè)領(lǐng)域中沖擊振動(dòng)的測(cè)量和校準(zhǔn)能力。線位移傳感器的線性度是傳感器的關(guān)鍵特征，通常在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行校準(zhǔn)。但是，實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)不僅會(huì)忽略參考垂直度誤差和移動(dòng)軸的平行度誤差對(duì)線性的影響，而且還會(huì)因傳感器的反復(fù)拆卸而損壞傳感器的敏感組件。為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)有條件，根據(jù)精加工站的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，設(shè)計(jì)和制造用于空間直接接觸測(cè)量的專用工具。根據(jù)系統(tǒng)的精度，選擇合適的量塊作為校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，最后建立一套?，F(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，用于精加工站定位液位測(cè)量系統(tǒng)。根據(jù)JJF1305-2011的要求，進(jìn)行了誤差和重復(fù)性分析。比較了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，以確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)具有很高的校準(zhǔn)精度，并且可以減少傳感器精度的二次損壞，非常適合該站點(diǎn)靜態(tài)校準(zhǔn)。

3.3 多參數(shù)環(huán)境下的校準(zhǔn)

現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)雖然可以最大程度地還原傳感器的實(shí)際工作環(huán)境，但由于測(cè)試成本較高、測(cè)試方法復(fù)雜等不利因素，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的發(fā)展大大受限。研制傳感器的實(shí)驗(yàn)室多參數(shù)模擬環(huán)境是目前研究的另一重要手段，如GJB150.24A中所提到的溫度、濕度、振動(dòng)和高度四種環(huán)境影響因素的多種組合模式。其中，溫控試驗(yàn)箱可創(chuàng)造低溫和高溫兩種環(huán)境條件，溫度范圍分別為-60～20℃和20～130℃，并具有相當(dāng)均勻度和波動(dòng)度的大范圍溫度場(chǎng);精密離心機(jī)主要提供大于1g的標(biāo)準(zhǔn)加速度。利用此校準(zhǔn)裝置，可以創(chuàng)造多種加速度與溫度的耦合場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)在不同g值下溫度系數(shù)的校準(zhǔn)。

4 結(jié)論

傳感器已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活和生產(chǎn)中。他們檢測(cè)到的數(shù)據(jù)的可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，一些檢測(cè)方法用于校準(zhǔn)計(jì)量性能，便可以準(zhǔn)確地確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，盡管該國(guó)沒有傳感器驗(yàn)證程序或校準(zhǔn)規(guī)范，但我們可以參考一些傳統(tǒng)的儀器驗(yàn)證程序，結(jié)合傳感器的特性來校準(zhǔn)當(dāng)前傳感器。實(shí)驗(yàn)表明這是可行的，這在測(cè)量工作中是必需解決的問題。

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