1. 引 言
随着科学技术的不断发展，传感器成为了振动、冲击、加速度测量和控制等领域获取信息的主要途径与手段。在飞机结构静力/疲劳试验中，利用载荷传感器监视各加载点的实时载荷值，反馈给控制系统，控制系统结合载荷谱中的命令值计算出加载误差，误差信号的大小决定了输出阀电流信号的大小。试验控制人员通过观察加载误差的变化趋势对控制参数进行协调与优化［1］。为了保证传感器输出数据的准确性与可靠性，需要定期对其进行校准。校准精度是影响传感器测试准确性的重要参数，直接影响测试的结果。校准精度与电缆长度和校准方法有关，不同的测控系统会采用不同的校准方法。针对 MTS 协调加载控制系统，对于力传感器而言，主要采用灵敏度校准和分路校准两种校准方法。
2. 基本原理
2.1 传感器灵敏度校准方法的概念及原理
灵敏度校准是用传感器正/负灵敏度系数确定放大器放大增益与传感器线性率的一种方法。灵敏度系数值的获取是通过对传感器标定将其数据进行处理，求出正负满度输出值与桥压之比值得到的。依据式( 1) 得到传感器灵敏度系数。
式中，θn是若干满度输出值的平均值，U 是桥压，10V，S 单位为 m V/V。
灵敏度系数在实际使用时，在控制系统输入桥压及正/负灵敏度系数，计算机自动计算出放大器的增益与斜率，然后调零。
3.2 传感器分路校准方法的概念及原理
分路校准是用传感器正/负分路校准值确定放大器放大增益与传感器线性率的一种方法。分路校准值的获取是通过电缆在传感器桥路某臂上( 拉向或压向) 并联一精密电阻，使桥臂上有效电阻发生变化，从而有一固定的输出量( AB 或AC) 。传感器在标定时，对记录的各级载荷与传感器输出数据进行回归分析处理，按式( 2) 和式( 3) 分别计算出拉、压向分路校准值，其中 AB 代表拉向，AC 代表压向。
式中，a 是零点值，b 是斜率，FS 是满量程载荷，校准值单位为 V。由参考文献［2］，得到式( 4) － 式( 6) 。a 与 b 值的获得是通过式( 4) 和式( 5) 计算出来的，相关系数 r 计算方法见式( 6) 。
2.3 传感器分路校准方法实例
以 1010 号传感器为例，传感器原始检定记录见表 1 和表 2。
由检定记录计算出的标定结果参数见表 3，ＲE( AB) 和 ＲE( AC) 按计算公式计算出值。
分路校准方法在实际应用时，先确定桥压，然后调零，再并联分路校准电阻，这时通过调整放大器增益，使传感器的输出为电阻分路校准值［3］。这样两点确定一条直线，传感器的输出特性曲线就复现计量标定的状态。分路校准输出电压 － 载荷曲线见图 1。图中，横坐标表示分路校准电压值/满度输出电压值，纵坐标表示分路校准载荷值 /满度输出载荷值。为了提高标定精度，一般要求电阻分路校准值大于满量程的 80% ，这通过变化电阻值来实现。通过试验，可以得出以下结论:
( 1) 导线的长度对此系数基本没有影响。
( 2) 传感器受预载，只发生坐标平移。
( 3) 桥压及放大器增益任意组合，不影响校准精度。但是，应注意桥压对零位有影响。调整桥压，必须相应地调整零位，然后再标定。由于电阻分路校准具有上述特点，使载荷传感器的校准工作大大简化，而不需要配套电缆及设备，且在现场使用前可随时校准，甚至试验过程中也可以调整，这样就保证了载荷传感器的准确度基本与计量标定状态一致，提高了精度。
3 .两种校准方法的相互验证
对于使用分路校准的系统，分路校准的正确与否可用分路校准得到的增益与其传感器的负灵敏度系数乘积接近 1000mV 的程度来检验。其误差在± 10mV 以内，可保证精度在满量程的 1% 以内。对于使用灵敏度校准的系统，用不同长度的导线带来的误差能否满足试验要求，要用分路校准来验证。验证误差大于 1% ，原则上不能用于试验。
4 .两种校准方法的比较
传感器两种校准方法优缺点比较见表 4。
5 .结 论
以上研究表明，结构强度试验力传感器分路校准方法优于灵敏度校准方法。在相同使用条件下，使用灵敏度校准的系统，传感器导线长度带来的误差不可忽略。在有分路校准与灵敏度校准的系统，优先采用分路校准，既可以抑制导线长度引起的校准误差，也可以充分校准传感器的安装状态，从而保证试验精度，保障试验安全。此外，在只能应用灵敏度校准的场合，要充分检查设备的可靠性。该研究对结构强度试验的操作流程，确保试验设备安全可靠具有一定的参考价值。
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