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压力传感器与拉力传感器标定的核心差异​

时间:2025-04-01 点击次数:

压力传感器与拉力传感器虽都基于 “力 - 电转换” 原理工作,但由于受力方向不同(压力为压缩力,拉力为拉伸力),且结构形式各异,二者的标定方式存在诸多关键区别:

维度

压力传感器

拉力传感器

加载方式

需借助压力源(如液压泵、气压泵、活塞缸等)施加均匀的压缩力

需通过拉力机或砝码施加轴向拉伸力

安装要求

必须确保受压面与压力方向垂直,防止偏载(常采用法兰固定方式)

需保证拉力轴线与传感器轴线同轴(多采用螺纹或拉环连接)

典型标定设备

压力校准台、标准压力计(如活塞式压力计)

拉力试验机、标准砝码组

敏感方向

可为单向(垂直于受压面),也有能感知多维压力(如三轴压力)的类型

一般为单向(轴向)

压力传感器专属标定方式详解

一、按标定环境分类

1. 静态标定(基础方法)

适用场景:用于各类压力传感器(应变式、压电式、电容式等)基础性能的验证。

核心设备:

压力源:液压泵(压力范围 0.1MPa - 1000MPa)或气压泵(压力范围 0.01MPa - 10MPa)。

标准器:活塞式压力计(精度可达 0.01% - 0.1% FS)、数字压力校验仪。

操作步骤:

安装固定:利用法兰或螺纹将传感器稳固安装于压力腔,保证受压面密封良好,无泄漏情况。

分级加载:按照量程的 0%、25%、50%、75%、100% 依次逐级加压,每个压力点保持 30 秒。

数据采集:记录各载荷点对应的输出信号(电压或数字量),进而计算非线性误差、滞后误差。

温度补偿:若涉及高温标定,需在恒温箱内(例如温度范围 - 40℃ - 125℃)重复上述步骤。

2. 动态标定(适用于高频压力测量场景)

适用场景:主要针对压电式、压阻式等动态压力传感器(如发动机缸内压力测量)。

核心设备:

激波管(可产生阶跃压力信号,上升时间小于 1μs)。

标准动态压力传感器(作为参考传感器,频率响应大于 100kHz)。

关键参数:

幅频特性:反映测量信号频率与输出幅值之间的关系(需覆盖 0 - 100kHz 频率范围)。

相频特性:体现信号相位滞后随频率的变化情况(动态测量时需进行相位补偿)。

二、按传感器类型适配标定

1. 应变式压力传感器(应用最为广泛)

特殊要求:需进行 “温度零点漂移” 校准。

方法:在高温环境(如 85℃)和低温环境(如 - 20℃)下,测量无压力时的零点输出,通过调整温补电阻来实现校准。

标定案例:工业管道压力传感器标定

2. 压电式压力传感器

特殊要求:需进行电荷灵敏度标定(需配备与之匹配的电荷放大器)。

方法:采用标准力源(如已知刚度的弹性体)施加压力,测量电荷输出与力的对应关系。

注意事项:需使用同轴屏蔽线等手段屏蔽电缆噪声,避免电磁干扰。

3. 电容式压力传感器

特殊要求:需进行寄生电容补偿。

方法:在标定前,测量传感器与外壳之间的寄生电容,通过电路调零操作消除其影响。


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