19、测量链校准、特性分析与故障排查

测量链校准、特性分析与故障排查

1. 校准信号法的特点

校准信号法具有独特的优势和劣势。其优势在于，一次校准程序就能记录影响测量链的所有变量，并且该方法可在工业环境或移动测量应用中使用，不局限于校准实验室。然而，它也存在明显的劣势，校准是针对所有影响变量进行的，无法对单个组件及其设置进行校准。例如，测量放大器输出端的测量信号可放大 10 倍，若后续信号处理输入以降低 10 倍的灵敏度处理信号，这一情况在测量值中不会明显体现。此外，校准仅对校准信号有效，需要能推广到整个测量范围。若更换组件，建议对测量设备重新校准。

2. 多种校准方法的应用

不同的校准方法各有优劣，没有一种方法能先验地适用于所有应用。因此，组合或并行使用多种方法是有意义的，能提高测量的可信度。
- 组合使用 ：可将两种或更多方法结合使用。比如，使用已知传递系数的传感器，对测量链的其余部分（放大器和信号处理）进行电气校准；或者先进行电气校准，再连接传感器进行端到端校准。
- 并行使用 ：并行使用两种方法可进行额外的可信度检查。例如，用校准过的组件构建测量系统，再通过端到端校准确保设置正确。

在实际应用中，实际原因往往会限制某种方法的使用。例如，对 500 kN 的力传感器进行端到端校准通常是不可能的（因为在测量实践中没有如此大的校准力），此时只能考虑使用已知的传递系数。

3. 特性、偏移和传输系数

3.1 特性曲线

对于输入的测量变量 X，函数 Y = f(X) 描述了测量范围内的测量值 Y，其图形表示为特性曲线。在这种描述中，测量