传感器环境温度灵敏度测试分析与优化

传感器的灵敏度随着温度的变化而变化，在高温、低温或者温度范围变化比较大的使用场合，要特别注意传感器温度灵敏度响应和瞬变温度灵敏度的性能。

(1)传感器温度灵敏度响应的标定校准可以采用比较法，在规定温度范围内对被校与标准传感器进行温度响应测试。试验时通过隔热的试验夹具，将被测传感器与标准传感器同轴刚性地安装到实验台上，将被测传感器放在恒温箱里面，标准传感器放在恒温箱外面。在实验室条件下，振动台、标准传感器与恒温箱温度隔离。也可以用已知温度响应的标准传感器与被测传感器同时处于同一温度场里，按相对校准进行被校传感器温度响应测试，如图12-21 所示。

图12-21 相位特性比较校准法

测试时调节温箱内的温度到规定值，被测传感器温度达到稳定，对于质量小于10 -1 kg的传感器各温度测点至少恒温15 min，质量大于10 -1 kg 并小于5 ×10 -1 kg 的至少恒温30 min。

调节实验台到所需的幅值和频率测试点，稳定后测出各温度点相应幅值和频率点条件下的传感器灵敏度。在规定范围内最少选取6 个均匀覆盖传感器范围的测量值。其最大温度响应误差用下式计算：

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式中，Stm 为被校传感器在规定温度范围内与室温相比偏差最大灵敏度值；S 为被校传感器在室温条件下灵敏度值。

(2)瞬变温度灵敏度测试装置简图如图12-22 所示。测试时将被测传感器安装在比其质量大10 倍以上的砧体上，将加干冰的酒精液体的温度调节到比室温低(20 ±1)℃，然后迅速将传感器和砧体浸入容器中，浸入过程中应注意防止冲击引起的电信号输出，并用标准温度计测量酒精温度保证使其变化小于1℃。记录下传感器输出的整个波形，并测量出第一次出现的最高峰值及所对应的时间，瞬变温度灵敏度按下式计算：

式中，Utr 为被测传感器热瞬变输出；S 为被测传感器的参考灵敏度；Δt 为酒精温度与室温之差。

图12-22 瞬变温度灵敏度测试装置简图

1—标准温度计；2—铝块；3—待测传感器；4—超低频电荷放大器；5—恒温记录仪；6—绘图仪；7—液体