最全的传感器标定方法总结

　　传感器标定是指将标准器所体现的标准值，传递到传感器工作量程的分度上，对分度进行定度的过程。

　　传感器的标定方法是以一种标准设备所产生的标准值（如一个已知的标准力、压力、扭矩、位移等）作为度量的尺子，输入到待标定的传感器中，得到传感器的输出量；然后通过数学方法，确定标定工作（标定曲线），并进行比较和数据处理后，就可求出输入与输出之间的相应关系（传感器灵敏度）和其精确度。

传感器的标定

　　标准设备的标准值，称为约定真值，约定真值可用被标定的传感器精确度高一个等级的显示值来表示。例如测力传感器的精确度为o.1%时，标定设备的标准力值其精确度就要求为0.01%，此时，就可认为该标准力值为约定真值。

　　在标定时，应将传感器的测量范围分为十级，每次增加量为传感器测量上限值的10%，依次顺序为0，10，20，30，40，50，60，70，80，90和100，然后再依次进行反行程测试。考虑到传感器总是存在重复性误差，为了较理想地确定标定工作线，按照以上标定顺序一般常进行3〜5次，或更多次。

　　另外，从以上方法中可以看出，标定的基本方法与前章所述的检验规程所规定的方法是相近的，只是标定不单是确定传感器的各项工作特性曲线，而且具有“综合误差”的概念。有些传感器经标定后，还使其输出值归一化，以便于使用时互换。如电子秤配用的传感器，通过标定后，使其与称量范围和精确度相一致，而且灵敏度相同，使用时可任意更换。在传感器精确度要求不高的情况下，传感器的灵敏度也可通过传感器检验规程中测量基本性能时得到的较准数据，并用最小二乘法、平均斜率法等数学方法计算求得。

　　单独标定法

　　单独标定法就是对单个传感器进行系数定度，通过定度得到诸如力传感器灵敏度mV/N或mV/（V•N-1）、压力传感器灵敏度mV/（N.cm-2）,以及位移传感器灵敏度V/mm等。

　　由于传感器在设计上的不同，零部件加工存在误差，以及装配调节状态不完全相同的因素，经标定后每个传感器的灵敏度都不一致。但从使用者的角度看，则希望同一型号的产品其灵敏度、输入阻抗等技术参数最好都一样，而且初始的零点输出应尽量小，以减小使用中的调整工作量，并提高测量精确度。所以在传感器标定过程中，还有为实现技术参数一致性（标准化）的要求而进行调整的问题。

　　组合标定法

　　为使传感器灵敏度的标定定度能达到标准化（或互换性）要求，可利用上节所述的相应方法对其进行等效分析和补偿。但由于传感器在基本电路中的输出信号一般都比较弱小，因此微弱信号还不能满足仪表或系统所要求的统一信号。另一方面，有些传感器工作原理的等效电路比较简单（如各种形式的电阻传感器，它的参变量只有一个电阻），所以等效条件和补偿方法也就比较简单。但对于诸如电容、电感、涡流等工作原理的传感器，其等效电路就相对复杂些，要达到传感器灵敏度的标定定度和标准化，相应改变的参变量的数目也就多些。单个传感器会受到结构条件的限制。为此，将其和电子放大器或仪表组合到一起进行标定定度，并将大部分需要补偿调节的装置置于电子放大器或仪表中。

　　通过与电子放大器组合标定后，可输出归一化标准信号，例如，0〜10mA或4〜20mA，以及0〜5V或0〜10V的标准信号。这类信号具有一定的驱动能力，以带动各种检测、控制、调节等仪表和装置。为了使用时测量方便，可将某些传感器与显示仪表或记录仪表一起标定定度，以便直接读出或记录被测变量，而不再进行灵敏度换算。

　　标定工作线的选择方法

　　传感器输入-输出之间的工作特性，总是存在着非线性、滞后和不重复性。对于线性传感器而言，就希望找出一条直线使它落在传感器每次测量时实际呈现的标准曲线内，并相对各条曲线上的最大偏离值与该直线的偏差为最小，来作为标定工作直线。如同样特性的传感器，其定度的精确度为最高。

　　标定工作线可用直线方程y=kx+b来表示，因方程中的b是传感器的初始零点输出值，k是传感器的输出灵敏度，通过求解方程式，即可确定标定时传感器的理论零点和理论斜率。由于方程中的x和y是传感器经测量得到的实验（校准）数据，因此一般常采用平均斜率法或最小二乘法来处理和求取拟合直线。

　　1.平均斜率法

　　标定工作直线为通过坐标原点（如果有零点输出时可经处理移至原点）斜率为k的直线，其斜率可按以下步骤得到。

　　将对应于每一输入量等级每次测量的正反行程加以平均，求得几个正反行程的实测平均值。然后利用y=kx+b的线性方程式和几个实测平均值求得几个是值，即k1，k2,…，kn 。从而传感器标定工作直线的k值就为

　　将k值代入后，即可求得每一输入等级对应的线性标定值。

　　2.最小二乘法

　　利用最小二乘法时，通常作如下的两个假定：所有自变量（x）的各个给定值，均无误差，变量y的各值，则有误差；实际测量点有几个，重复测量有几次。对应的输出值是y，则第i次测量得到的校准数据与拟合直线上相应的偏差可表示为