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高精度传感器在制造中还需要一系列的补偿用来改善传感器的技术参数,主要是灵敏度温度补偿、灵敏度补偿、零点平衡补偿、零点温度补偿。下面主要介绍各种补偿的方法及补偿电阻器的选用:灵敏度温度补偿(亦称弹性模量补偿):通常采用固定式(或组合式)补偿电阻器。当传感器所处环境的温度发生变化时,传感器弹性的弹性模量和应变计的灵敏系数随之改变,传感器的灵敏度也因此发生相应的变化,从而产生测量误差。为此,高精度传感器对这种误差进行补偿。具体方法是:在供桥回路中串入补偿电阻器,利用其电阻随温度变化且方向正好与传感器灵敏度的变化相反的特征,来抵消温度变化引起的传感器灵敏度的漂移,从而达到补偿的目的。补偿电阻大小可通过公式:计算得到。其中Rm为补偿电阻器电阻值;S1、S2分别为温度T1、T2时的传感器灵敏度;Rin为温度T1时桥路输入电阻;ac为补偿电阻器的电阻温度系数。灵敏度补偿:可采用电阻温度系数较小的丝材。由于弹性元件材料、加工尺寸以及应变计灵敏系数存在差异,传感器的灵敏度分散(<1%)迭加,传感器的灵敏度往往比较大。为了提高传感器互换性,在传感器制造中,一般有意将其灵敏度设计稍高于标准值,然后在加工中根据实测结果再把它调整为标准值。具体方法是:在供桥回路中串入电阻温度系数较小的补偿电阻器,使传感器的实际供桥电压降低,从而降低传感器的灵敏度。补偿电阻器的阻值大小可通过公式:Rc=(S1-S0)/S0*R计算得到。其中Rc为补偿电阻器电阻值;S1、S2分别为串入Rc前实测灵敏度和调整后要求的标准灵敏度;R为桥路的输入阻值。零点平衡补偿:通常采用在桥路中某一桥臂上串联一电阻温度系数较小的补偿电阻的方法,使传感器的应变计桥路在空载时输出近似为零,以减少测量误差和便于测量仪表调零。通常采用结构为摩擦式、切割式或短接式的补偿电阻器,它们均可以灵活方便地调整桥路的零点。摩擦式补偿电阻器可采用调阻研磨粉对箔栅进行打磨调整电阻值;切割式补偿电阻器可通过切割连接栅的方法调整电阻值;短接式补偿电阻器则采用短接连接栅的方法调整电阻值。例如,我们设定应变计R1、R3感受亚向应变(负应变)、应变计R2、R4感受拉向应变(正应变)。如果零点输出为正,那么,应该向ab端电阻增大(即通过打磨的方式将其电阻值增大),同时检测零位输出,直到零位输出达到零为止;如果零点输出为负,那么,应该将ac端电阻增大(即通过打磨的方式将其电阻值增大),同时检测零位输出,直到零位输出达到零为止。零点温度补偿:通常采用在桥路某一桥臂中串联一电阻温度系数较大的纯铜丝、镍丝漆包线的方法来减少温度对零点输出的影响。传感器空载输出基本为零,当传感器的温度变化时,一方面弹性元件、粘结剂、应变计都有不同程度的热胀冷所缩,引起应变计电阻变化;另一方面敏感栅材料的电阻温度系数也会引起应变计电阻变化。这些均会影响到传感器的零点输出,即使采用温度自补偿应变计和全桥接法,由于应变计温度性能分散等原因,温度变化时输出零位多少有些变化,所以要对其进行补偿。具有做法是:先对传感器进行温度试验,得出补偿电阻-零点温度漂移的规律后,按照各个传感器的温度零点漂移值对应的电阻,调整相应桥臂补偿电阻器的阻值。补偿电阻器的阻值可通过公式:计算得到。其中Rt为补偿电阻器电阻值;R为桥臂电阻值;Uin为供桥电压;ac为补偿电阻器的电阻温度系数;U1、U2分别为温度T1、T2时的零点输出电压。零点温度补偿通常采用补偿丝或结构为摩擦式、切割栅式及短接式的补偿电阻器。零点温度补偿原理基本和零点平衡补偿相似,只不过需要在模拟温度场下完成。举例说明,我们设定应变计R1、R3感受亚向应变(负应变)、应变计R2、R4感受拉向应变(正应变)。如果零点输出(以正温为例,正温下的零点输出与常温零点输出差值即为零点温度输出)为正,那么,应该将fg端电阻增大到计算的阻值(即通过打磨的方式将其电阻值增大),然后检测温度零位输出再进行调整,直到零位输出与初始零点一致为止;如果零点输出为负,那么,应该将ef端电阻增大(即通过打磨的方式将其电阻值增大),然后检测温度零位输出再进行调整,直到零位输出与初始零点一致为止。
对于需要检测微小信号的应用,就需要低噪声的频谱仪,这对仪器的放大器电路和频率合成器以及基准都提出了很高的要求。对于很多小信号的测量,并不是只需加个放大器那么简单。作为附加和扩展功能,硬件上主要有跟踪发生器前置放大器中频输出通信端口。跟踪发生器主要是用来配合频谱仪显示两端口网络的频幅特性,前置放大器主要用来显示微小信号,多用在EMC/EMI中。在软件上,主要是授权一些功能的开放和附加测量功能的软件。在同等级技术水平下,台式频谱仪的性能无疑是好的。
目前高性能的频谱仪和信号分析仪体积和重量虽有改善,但都还是很大,其提供的性能主要适合对复杂和瞬时信号进行精密分析和对新型数字信号进行测量。便携式频谱仪一般可以视为通用频谱仪,提供主流的性能,适合常规传统应用。手持式频谱仪提供尚可的性能,适合现场的快速检测和高移动性要求。在业余电台中的典型应用测量发射机的发射频谱和带外辐射是频谱仪在业余电台中的典型应用之一。理想的发射机发出的射频信号应该仅为工作频率的信号,但实际上,由于电子电路的一些特性,发射机在输出主射频信号的同时还会输出一些谐波,典型的情况就是会在工作频率的整数倍频上出现谐波发射。
例如,一部工作在MHz发射的电台,多多少少会在倍频MHz倍频MHz等倍数频率上发射。有兴趣的爱好者可以做一个简单的试验,用一部对讲机在MHz上发射,同时在很近的距离用另一部对讲机在MHz频率上接收正好是m波段对讲机工作频率的倍,一定会听到MHz对讲机发出的声音,这就说明存在倍频谐波发射。谐波的发射如果不加以控制,会无意中干扰其他的通信和电子设备工作,所以发射机在功率放大器的后级都设有低通滤波器,以尽量抑制高次谐波的输出。
对无线电设备的带外发射有严格的规定,杂波散射也是无线电管理局对发射机强检的必然项目。实际设备使用中,由于设备故障或者滤波器元器件老化等原因,都会引起发射机杂波增大。频谱仪是检测带外发射的利器,通过频谱仪的搜索功能可以检测到发射机的带外发射点以及每个发射点的输出幅度。对于自制发射机和功率放大器的业余电台爱好者,通过频谱仪,能有效调整末级滤波器,将带外辐射抑制到小,同时将对主通信信号的影响降到低。
酸度计是对溶液中的氢离子活度产生选择性响应的一种电化学传感器。理论上,溶液的酸度可以这样测得:以参比电极、指示电极和溶液组成工作电池,测量出电池的电动势。用已知pH的标准缓冲溶液为基准,比较标准缓冲溶液所组成的电池的电动势,从而得出待测试液的pH值。因此酸度计也叫pH计酸度计由电极和电动势测量装置组成。电极用来与试液组成工作电池;电动势测量部分对电池的电动势产生响应,显示出溶液的pH。多数酸度计还兼有毫伏档,可以直接测电极电位。若配合适的离子选择电极,还可以测定溶液中某离子的活度(浓度)。实验室中广泛使用的pHS-3C型酸度计是一种精密数字显示酸度计。其测量范围宽,重复误差小。PHS-3C型pH计由主机、复合电极组成。
pHS-3C型酸度计主机上有五个按钮,它们分别是:选择、定位、斜率、温度和确定按钮。检查酸度计的接线是否完好。接通电源,按下背面的电源开关,预热30min后方可使用。取下复合电极上的电极套,注意不要将电极套中的饱和KCl溶液撒出或倒掉。用蒸馏水冲洗电极头部,用滤纸吸干残留水份。定位在测量之前,首先对pH计进行校准,我们采用两点定位校准法,打开电源开关,按“pH/mV”按钮,使仪器进入pH测量状态;用温度计测量被测溶液的温度,读数,例如25oC。按“温度”旋钮至测量值25oC,然后按“确认”键,回到pH测量状态。调节斜率旋钮至大值。打开电极套管,用蒸馏水冲洗电极头部,用吸水纸仔细将电极头部吸干。
将复合电极放入pH为6.86的标准缓冲溶液,使溶液淹没电极头部的玻璃球,轻轻摇匀,待读数稳定后,按“定位”键,使显示值为该溶液25oC时标准pH值6.86,然后按“确认”键,回到pH测量状态。将电极取出,洗净、吸干,放入pH为4.01的标准缓冲溶液中,摇匀,待读数稳定后,按“斜率”键,使显示值为该溶液25oC时标准pH值4.01,按“确认”键,回到pH测量状态。取出电极,洗净、吸干。重复校正,直到两标准溶液的测量值与标准pH值基本相符为止。在当日使用中只要仪器旋钮无变动则可不必重复标定。校正过程结束后,进入测量状态。用蒸馏水清洗电极,将复合电极放入盛有待测溶液的烧杯中,轻轻摇动,待读数稳定后,记录读数。
完成测试后,移走溶液,用蒸馏水冲洗电极,吸干,套上套管,关闭电源,结束实验。安装电源的电压与频率必须符合仪器铭牌上所指明的数据,同时必须接地良好,否则在测量时可能指针不稳。仪器配有玻璃电极和甘电极。将玻璃电极的胶木帽夹在电极夹的小夹子上。将甘电极的金属帽夹在电极夹的大夹子上。可利用电极夹上的支头螺丝调节两个电极的高度。玻璃电极在初次使用前,必须在蒸馏水中浸泡24小时以上。平常不用时也应浸泡在蒸馏水中。甘电极在初次使用前,应浸泡在饱和氯化钾溶液内,不要与玻璃电极同泡在蒸馏水中。不使用时也浸泡在饱和氯化钾溶液中或用橡胶帽套住甘电极的下端毛细孔。校整将开关拨到pH位置。打开电源开头指示灯亮,预热30分钟。
面对显示屏一手握尺身,另一手捏住尺框外量爪前后摇动,感觉间隙较小为好;量面错位:使两外量面接触,手指模接触处两边,感觉错位越小越好(极限0.1mm);推零位:一手推尺框使两外量面接触并保持一定推力(等于测量时推力),同时用另一手清零(此为正确清零方式),然后再增加推力(比测量时推力略大),观察零位变化,只许出现负号,不应有数字改变。示值误差:显示值与被测量真值之差。分为以下三项细分误差:电子组件本身的误差。检验方法:在外量面内侧(阿贝误差小)用一组间隔0.5mm的量块,例如1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5mm共九个量块,测量数显卡尺示值误差,其大误差可看做为细分误差,一般不应超过0.01mm。
外测量示值误差:用步距规或尺寸分布适宜的一组量块(不少于5件)在外量面内侧(阿贝误差小,在量面外侧检外量面平行度)检验其外测量示值误差,其大误差应不超过标准规定的极限(与测量范围有关,0-100mm为±0.02mm;>100-300mm为±0.03mm); 内测量示值误差:用小环规(直径3-4mm)和步距规相结合检验内测量示值误差,这是国际通用检验方法。但我国多数卡尺(数显卡尺、带表卡尺、或游标卡尺)生产厂家和用户,并未认真检验内测量示值误差,只检验10mm处内量爪尺寸或这一点的示值误差,以至多数卡尺内测量示值误差较大(与国外卡尺相比,差距较大)。 外量面平行度:先用10mm以下的量块或针规,分别在外量面的内、外两处用相同测力测量,两处显示值相差不超过规定值(此规定值与量面长度有关,普通测量范围0-300mm的数显卡尺,该规定值为0.02mm)。
后用刀口直尺找出尺身基面弯曲大处(拐点),在离该处前后各约20mm处选定量块(或组合尺寸)并侧立放置,分别在外量面的内、外两处测量,两处读数相差亦不应超过上述规定值。 侧向间隙和尺身基面直线度对外量面平行度影响较大。 内量面平行度:在卡尺外量面间夹住10mm量块并锁紧螺钉,然后将卡尺平放在工作台边使内量爪朝向检验者,用测力不大于6牛顿的千分尺(好用杠杆千分尺,因其它千分尺测力可能达到9牛顿)测量其内量面平行度。 目力观测:使外量面接触,手握卡尺面对显视屏,迎光用单目正视观察两内量面间应无间隙;稍微倾斜再观察,可稍见透光,其间隙应均匀(不超过0.01mm)。此方法简单易行,如有疑义,改用杠杆千分尺检验。
三.定期进行保养,如工作导轨工作面应上油,电器设备应定期通电等,防锈、防霉变措施正确。东莞仪器仪表检测服务中心找博罗质量全搞定()对度要求高,运,量值易变和丈量设备,可酌情缩短周期;对运不、功能安稳,也可酌情延伸周期,但多不得超越规则周期倍,长不超越年。()对计量数据度有要求,但运不,且功能安稳和丈量设备,在不影响丈量度前提下,可依据运状况断定合理周期,但不得超越规则周期倍,长不超越年。()对大设备上装备,并且拆装有困难或拆装可能影响设备功能和丈量设备,可随设备检修周期同步组织检定(校验),但平常加强保护和数据。()对计量数据度有要求,但因特别因无法进行检定/校准(校验),且功能安稳和丈量设备,实施检定/校准(校验),坏筛选。
()对所测数据无严格要求和丈量设备,能够延伸周期到规则周期倍,长不超越年。()对延伸检定周期丈量设备,在周期内至少组织次抽检。四.除仪器设备的专业维修人员外,任何人不得任意拆装、调整,有封印的部位的封记不得破坏,以免破坏仪器设备的性能。要增加一列“溯源结果确认指标”各类湿度计、温湿度传感器、干湿表、湿度变送器、湿度记录仪、湿度发生器等。五.仪器设备使用结束,对有可能影响仪器设备性能的部位如手接触非油漆部位等进行必要的保养,切断工作电源,做好交班记录。轻工类仪器校准:锐利尖点测试仪、锐利边缘测试仪、奶嘴测试仪、小物件测试筒、跌落地板、挠曲测试器、织物厚度仪、织物平磨仪、织物缩水率测试仪、耐水洗色牢度仪、摩擦染*牢度仪、汗渍色牢度仪、灼热丝试验仪、AKRON耐摩试验机、紫外线耐候试验机等。
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