中华人民共和国航天工业部部标准 压力传感器静态精度计算方法
本标准适用于我部研制、生产和使用的压力传感器在校准时的静态精度计算方法。 传感器静态校准时的环境条件，根据被校传感器的类型及精度等级由计量部门制定的检定规程作出规定。
校准系统（通常包括标准压力源、电源及传感器输出的测量仪表）的综合误差，一般应为被校传感器基本允差的
111～，至少不应大于。 5103
对于0.05级的传感器，在现在条件下，暂时允许用0.02%精度的校准设备进行校准。
传感器校准时，包括零点在内的压力校准点数K不应少于6点，校准的循环次数R不应少于3次。校准点数和校准循环数的多少取决于被校传感器的精度和使用要求，通常K=6～11，R=3～5。每次校准共可获得2RK个校准数据。
经校准的传感器，应给出特性方程、线性、迟滞、重复性以及精度值。 1传感器的校准曲线
设X为传感器的输入量（压力），Y为传感器的输出（校准数据）。
每个传感器有K 个校准点Xi(i=1、2……K)。每个校准点均有R个正行程校准数据Ycij
和R个反行程校准数据Yfij(i=1、2……R)。
按下面的公式求出各校准点的正、反行程校准数据平均值和总平均值：
1R
YCi=∑YCij…………………………………………………………….(1)
Rj=11R
Yfi=∑Yfij……………………………………………………………（2）
Rj=1Yi=
1
(YCi+Yfi)…………………………………………………………...(3) 2
式中：
YCi——第i个校准点正行程校准数据的平均值；
YCij————第i个校准点上第j次正行程校准数据；
Yfi——第i个校准点反行程校准数据的平均值；
Yfij————第i个校准点上第j次反行程校准数据；
Yi——第i个校准点全部校准数据的总平均值。
由诸YCi所连接成的线称为传感器的正行程校准曲线；由诸Yfi所连接成的线称为传感器的反行程校准曲线，由诸Yi所连接成的线称为传感器的校准曲线。
2传感器的工作直线
为了实际使用的方便，往往用一条工作直线来代替实际的校准曲线。由它来反映传感
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器的输入和输出之间的关系。传感器的工作直线可用下面的特性议程来表示。
Y=a+bX………………………………………………………………(4) 式中：a——工作直线在Y轴上的截距； b——工作直线的斜率。
传感器的工作直线是根据校准数据采用最小二乘法来确定的。 根据校准数据，可按下述公式求得直线议程的截距a和斜率b;
b=
K∑XiYi−∑Xi∑YiK∑Xi−(∑Xi)2
2
i=1
i=1
i=1K
i=1K
i=1
KKK
…………………………………………….(5)
a=
∑X∑Y−∑X∑XY
2i
i
i
i=1
KKKK
ii
K∑Xi−(∑Xi)2
2
i=1
i=1
i=1K
i=1i=1
K
=Y−bx……………………………….(6)
1
式中：Y=
K1
X=
K
∑Y………………………………………………………………(7)
ii=1K
K
∑X
i=1
i
……………………………………………………………..(8)
对于通常的等间隔校准，即Xi+1=Xi+h(h为传感器两相邻校准点的输入差值)。可利用表1提供的公式简捷地求得b值。
表 1 校准点数K 6 7 8 9 10 11
b的计算公式
(5Y6+3 Y5+Y4-Y3-3Y2-5Y1)/35h (3Y7+2Y6+ Y5-Y3-2Y2-3Y1)/28h
(7Y8+5Y7+3Y6+ Y5- Y4-3Y3-5Y2-7Y1)/84h (4y9+3y8+2Y7+Y6-Y4-2Y3-3Y2-4Y1)/66h
(9Y10+7Y9+5Y8+3Y7+Y6-Y5-3Y4-5Y3-7Y2-9Y1)/165h (5Y11+4Y10+3Y9+2Y8+Y7-Y5-2Y4-3Y3-4Y2-5Y1)/110h
为减少计算工作量，如有条件可采用具有统计计算功能的计算器或可编程序计算机来迅速地得出直线方程。
3传感器的静态基本性能指标
传感器的静态基本性能指标是指非线性、迟滞、重复性和精度。 3．1非线性δL
非线性是指在规定条件下，传感器校准曲线与工作直线的不一致性。在数值上用传感器校准曲线与工作直线间的最大偏差对满量程输出的百分比值来表示。计算公式如下：
δL=±
∆Lmax
×100%………………………………………………………(9)
YFS
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式中：∆Lmax——校准曲线与工作直线间的最大偏差（绝对值），见图1；
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YFS——传感器的满量程输出，等于b(XK–Xi)。 3．2迟滞δH
迟滞是指传感器在相同工作条件下作全测量范围校准时，正、反行程校准曲线间的最大差值，在数值上用此最大差值对满量程输出的百分比来表示。计算公式如下：
∆H=
∆Hmax
×100%…………………………………………………………(10) YFS
。 式中：∆Hmax——正、反行程校准曲线间的最大差值（见图2）3．3重复性δR
重复性是指传感器在相同的工作条件下，输入按同一方向作全测量范围连续变动多次
时，特性曲线的不一致性。在数值上用各校准点上正、反行程校准数据标准偏差平均值的三倍对满量程输出的百分比值来表示，计算公式如下：
δR=±
3σ
×100%…………………………………………………………………(11) YFS
式中：σ——平均标准偏差。
平均标准偏差采用极差法计算。所谓极差，是指某一测量点校准数据的最大值与最小值之差，计算时，先求出各校准点正、反行程校准数据的极差。按下载计算出总的平均极差
W
W=
∑W
i=1
K
ci
+∑Wfi
i=1
K
2K
…………………………………………………………….(12)
式中：Wci——第i个校准点正行程校准数据的极差； Wfi——第i个校准点反行程校准数据的极差。 按下式计算出传感器重复性的平均校准偏差σ
σ=
W
………………………………………………………………………..(13) dR
式中：dR——与校准循环次数R有关的极差系数，见表2。
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表 2
R dR
3 1.69
4 2.06
5 2.33
4传感器的精度A
传感器的精度是指传感器在其量程范围内，它的基本误差（包括随机误差和系统误差）与满量程输出的百分比值。计算公式如下：
A=±
U
×100%………………………………………………………………(14) YFS
式中：U——基本误差。
公式（14）中的基本综合误差U可理解为传感器的不确定度，如图3所示。
4．1传感器的基本误差
采用最小二乘线时，传感器的基本误差规定为三倍的重复性平均标准偏差加上系统误差限。即：
U=B+3σ………………………………………………………………………..(15)
上式中的B是传感器的系统误差限，在数值上取传感器的正、反行程校准曲线与工作直线间的最大差值（绝对值）。见图4。
4．2传感器的精度
根据式（14）传感器的精度为：
A=±
B+3σ
×100%………………………………………………………………..(16) YFS
附录A
适用于PC—1211等袖珍计算机的BASIC基本程序
（补充件）
10：“L”：CLEAR：INPUT“K”；K；P=20+K 12：INPUT“R=”；R 14：FOR A=21 TOP 16：INPUT“X=”； A （A）；M=M+A（A）；N=N+A（A）∧2 18：NEST A
20：FOR E=1 TO R：PRINT E 22：FOR I=1 TO 2K
24：IF I>K LET A =21+2K﹡（E+1）－I；S=A－2K*E；GOTO 28 26：A=P+2K*（E－1）+I；S=20+I 28：INPUT“Y=”；A（A）；PRINT A （S）；“”；A（A） 30：NEXT I；PRINT“”；NEXT E 32：END
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34：“=”；FOR I =1 TO 2K
36：S=P+I；T=S+2K*（R－1） 38：FOR A=S TO T－2K STEP 2K 40：FIR B=A+2K TO T STEP 2K 42：IF A （A）>A（B）GOTO 46 44：C=A（A）：A（A）=A（B）：A（B）=C 46：NEXT B ：NEXT A 48：L=A（S）－A（T）：Q=Q+L 50：FOR A=S TO T STEP 2K 52：D+D+A（A）
54：NEXT A ：A （S）=D/R：D=0
56：NEXT I ：BEEP2：Q=Q/2K/（.71R－.049R∧2） 58：FOR I =1TO K
60：O=S+I：T=P+I：A（O）=（A（T+K））/2 62：B=ABS（A（T）－A（T+K）） 64：IF B 72：A=（N*F－M*G）/C：B=（K*G－M*F）/C 74：PRINT“A=”；A：PRINT“B=”；B 76：M=B*A（P）/100：R=3Q/M：L=0 78：FOR I =1 TO K 80：S=P+3K+I：A（S）=A+B*A（20+I） 82：J=ABS（A（S－K）－A（S）） 84：IF J 94：IF E 第 5 页 共 5 页 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容