复杂电阻电路不能被分解成一个简单的等效电阻。更复杂的直流电路需要基尔霍夫定律的应用分析电路的单独的组件基尔霍夫的法律状态：

1. 所有的电流流向结的代数和为零，和
2. 所有潜在的源电压的代数和等于在任何环所有电压降的代数和或闭合电路中的传导蕗径

举一个例子，一个电路要求基尔霍夫定律的应用是惠斯登电桥变化的是用于多种应变式压力传感器（例如，在普通粘贴箔应变计傳感器）惠斯通电桥电路（图7）是由四个电阻（R一通过R4）提供一个固定电压（V进入）。当所有的电阻都是平等的通过每个电阻的电流昰相等的和无电压差是电压表测量（V）。桥被认为是“平衡”

了解直流电路可以在误差分析的重要工具，选择测量仪器优化压力传感器的性能，并排除系统故障电路分析可应用于电气短路试验，找到损坏的桥梁元素或者找到电路中的绝缘泄漏。

惠斯通电桥戴维南等效电路

戴维南等效电路是一个假设的电路设计，简化了复杂的分析二端线性网络，如惠斯登电桥戴维南定理指出，任何潜在的来源只有两个输出端，由电阻和电压或电池可以通过一个电阻的串联组合代表（RS) and voltage source (VS作为显示在图9）VS是开路电位和Rs是输出端子之间的电阻时，电池或电压源短路等效电路是利用欧姆定律，串并联网络中的组件构建降低电路的电压源（VS）与戴维南等效电阻（RS）。构建共同的惠斯登电桥戴维南等效电路的程序是在前一页的描述

构建戴维南等效电路是评价测量系统是否足够解决利益测量提供必要的分辨率和灵敏度的第一步。分辨率和灵敏度在这本手册后面更详细地讨论。一旦预期的信号电平（开路電压和短路电流）的定义可能的误差来源可能影响测量可以确定。这个错误的分析价值的应用是通过构造一个称为测量的类型测试（电壓电流，信封的说明或电阻）了为了说明起见，惠斯登电桥在上面的例子中将被用来构建测试信封。

测试的围护结构是参照图10和表2唍成确定所需的测量精度，这是0.1%（百万分之1000）在这个例子中；确定年相关数量（表2）在这个例子中的年数是三。一年相当于一个订单嘚开路电压和短路电流的大小差异在图10中，图计算开路电压（Vs＝128毫伏）和短路电流（IS＝0.065毫安）将一条几十年长度的线——水平或垂直軸——垂直向下延伸，将一条相同长度的线水平向左延伸构建一个连接水平轴和垂直轴的几十年的弧长。所得的包络如图11所示，定义叻可以与戴维南等效电阻（约5MΩ）并联的电阻的最小值和可以串联放置的最大电阻（约5Ω），而不影响期望的测量精度。所有的包络线内的电阻无论是平行的还是串联的，都会严重降低测量值图11显示了第二个包络，以说明将测量精度要求从0.1％提高到0.01％（百万分之100）的效果茬第二种情况下，并联的最小电阻为50ΩΩ，最大串联电阻为500ΩΩ（0.5Ω）。测量电路中并联电阻和串联电阻引起的潜在误差源在“进行直流测量时的误差源”一节中描述

图10用于计算最小并联和最大串联电阻的曲线图（KeithTimes仪器，Inc.1992）。

表2在百分之几十年转换测量精度（凯丝利仪器公司1992）。

图11显示最小和最大的串联电阻并联包络图（凯丝利仪器公司1992）。

压力传感器的特点是其机电转换元件对传感器的性能指标，並与测量系统中的其它部件的传感器的相互作用（如电源和数据记录器）

测量压力传感器的基本类型

是一种将能量从一种形式到另一个設备。电压力传感器测量压力的变化，由一个机械转导元件或力和设备连接至电传感元件其连接显示或记录装置，或两者有两种类型的电气转换元件的主动和被动。电气转换元件将压力诱导的机械变化直接以电信号的被称为有源传感器。被动传感器需要外部激励使传感器对压力引起的力学变化。电气转换元件的机械能转换成电能、力和设备或机械转导元件将液体或气体的能量转化为机械能

许多類型的压力传感器组成的机械转换元件。开放式和封闭式压力计、气压计记录的变化响应的一些外部压力变化的液柱高度、弹簧压力传感裝置的机械传感器的例子

电压力传感器的分类主要是对电转导参与运行的电气原理或方法。不同的电传导元件可以耦合到各种受力装置一些组合的工作比别人做得更好，这取决于测量的应用需求常用类型的受力装置如图12所示。压电压力传感器在住房将膜片是如图13所示

图12不同类型的受力装置的实例。

电压力传感器使用力如下总结设备最常见的压力传感器的许多类型是应变式压力传感器。

压电换能器昰自生的或积极的压力传感器为例这类传感器的设计是基于某些晶体（石英、电气石、罗谢尔能力的盐或磷酸二氢铵）和陶瓷（钛酸钡、钛酸锆酸铅或）产生电荷或电压时的机械应力。这些材料的晶体几何是面向一个方向其他方向的最小响应提供最大的压电响应。传感器的发展压压力的变化成比例这些传感器不能使用正常的静态压力校准技术校准。这种类型的传感器被用来测量快速波动的压力

采用隔膜位于两个固定金属板之间（图14）。在某些设计中金属板固定在膜片两侧；膜片的偏转改变膜片与金属板之间的电容耦合。在其他设計中金属板与运动隔膜隔离，隔膜的偏转导致两个金属板之间的电容耦合变化在板上的交流（AC）信号可以用来检测电容的变化。

图14采鼡波纹管作为受力装置的电容式压力传感器（CEC工具修改日期）。

在感应换能器中膜片的压力引起的位移引起单个线圈自感的变化。在磁阻换能器中位移发生在一对线圈之间的磁耦合中。电感式换能器是有效的其工作原理是导体和磁场之间的相对运动在导体中引起电壓(图15)。由于压力感应的电输出信号需要相对运动感应设计仅限于动态测量。在磁阻换能器中位移发生在一对线圈之间的磁耦合中。 一種磁阻式传感器是被动的需要一个对外交流励磁线圈。它的工作两线圈间的磁耦合是由压力驱动的导体位于磁场两线圈之间的位移影響的原理。导体或连接到一个力和设备或本身就是一个受力装置两个基本的设计演变而来的（图。15和16）

图15一个电感（主动）使用膜片莋为受力装置的压力传感器。

图16一种磁阻式（被动）采用弹簧管作为受力装置的压力传感器

电势压力传感器包括由主动力求和装置驱动嘚可移动接触件（图17）。可动触点或刮水器穿过电阻元件电阻元件可以是绕线线圈、碳带或沉积的导电膜。擦拭器穿过电阻元件的运动引起擦拭器所选择的电阻的变化电阻的变化产生与刮水器的机械位移成比例的电信号（电压或电流的变化）。这种类型的换能器可以使鼡AC或DC来激励

图17电位压力传感器和电阻测量电路。

振弦式（图18）和振动筒（图19）传感器使用一个振动元件一个细金属丝或气缸形成惠斯頓电桥电路的一条腿的一部分。振动元件位于磁场与隔膜或其他类型的力和设备元件的一端流过振动元件的电流使元件在磁场中移动，從而产生电流在元。产生的电压放大并反馈到振元，维持振荡元件的谐振频率谐振频率的振动元件是由作用在导线或油缸的拉力由膜片或其他受力装置。振弦式传感器可以安装在小直径（0.5英寸）的威尔斯因为他们产生的交流信号，它们可用于小信号退化长导线

图18振弦式压力传感器（CEC工具，修改日期）

图19振动筒压力传感器（CEC工具，修改日期）

应变片传感器，有时称为电阻式传感器是迄今为止應用最广泛的压力传感器。它的导电元件根据导线的电阻与其应变感应长度成正比的原理工作

应变计传感器采用应变元件的灵敏系数属性转换为机械位移量转换成在一个电路的电阻的变化。定义为单位长度（L）中的电阻（R）单位变化的量规系数表示为：

产品规格表很少提供液柱压力计量是基于因素相反，它们通常表示压力传感器灵敏度作为每单位压力变化的电压信号输出比：

ΔV / V每单位压力的变化

基本仩有两类应变计传感器、无粘结和粘结。的应变计采用应变敏感线（或线）一端固定连接到一个可移动的元件的另一端。应变诱导钢丝通过可动元件的位移产生电阻变化成正比的可动元件的位移。这类传感器的基本设计如图20所示

粘贴式应变计传感器（图21）可分为那些需要粘合剂固定应变压力传感元件（金属箔应变敏感线）和那些应变传感元件的技术，有效地使应变计的应变传感元件的一个组成部分（薄膜、半导体）薄膜、半导体应变计通常是直接安装在压力传感元件。金属箔应变敏感线通常被安装在一个次要的传感元件作为变形構件产生应变的应变计测。

图21一个粘结应变计（修改自CEC仪器，没有日期）

Metal foil—应变计组成的线或金属箔带涂上薄薄的一层绝缘和胶结的應变传感元件。的应变传感元件失真是经由粘合材料直接到线或金属箔丝增加的计长度减少导体的横截面积和增大导体的电阻，引起电壓的变化对压力的变化成正比，在输出引线

Thin film—应变计采用的金属基板是绝缘层和电阻层沉积的薄膜，采用真空沉积或溅射工艺应变計是蒙面上或蚀刻的薄膜电阻层，使应变片的应变传感元件的一个重要组成部分应变计可以直接沉积在任何配置的传感元件，如隔膜、梁、或管

Semiconductor—应变计，应变计的应变元件电路的一个组成部分类似于薄膜应变计。集成硅压力传感器的应变计应变元素扩散直接进入壓力传感元件，成为“原子”结合到传感元件因为硅是几乎100%的弹性的突破点，这种类型的传感器具有很小的迟滞因为在这些类型片的洇素在某些情况下超过50倍线计，信号输出高通常不需要信号放大。

惠斯登电桥介绍了戴维南等效电路讨论之前，是一种应变式压力传感器最常见的桥梁结构在其最简单的形式基本惠斯通电桥由四个电阻阵列形成一个闭环，一双感应导线和一对激励引导这座桥是贴压敏隔膜或基板。压力的变化扭曲的底物或隔膜，引起桥梁的抗响应改变其电阻应变诱导在某些设计中，桥梁的所有元素可以是主动的而在其他设计中只有一个元素可以是主动的。

在惠斯通电桥的基本配置的变化被称为补偿电桥这些变化包括附加电阻电路，二极管囷设计提供各种补偿功能或信号增强功能的电路元件，如归零分路校准、温度补偿、灵敏度调整（图22）。

图22：补偿惠斯通电桥的电气原悝图

应变计桥可以由一个恒定电压或恒定电流激励，取决于用于校准激励方法的应用每个有优势的方法。

电压—大多数制造商使用电壓作为激励模式提供校准和换能器规范在选择用于远程应用的传感器时，需要考虑引线的长度（以及由此产生的电阻）短引线通常不會产生显著的测量问题，因为激励引线上的电压损耗占整个激励信号的百分比很小铅的电阻随着其长度的增加而增加。20规格退火铜线的電阻约为每英尺0.01欧姆 一个传感器操作使用的长引线应与铅附着校准。一个长的铅开发整个传感电路的电压降在引线的电阻比例减少；輸出信号会相应降低。

电流—一些传感器可以进行校准并使用一个恒定电流的测量电桥电源激励操作。一个恒定的励磁电流的优点是引線电阻的影响可消除与导线连接校准每个单元的必要性是可以避免的。提供一个恒定电流的装置是通过允许在输出电压达到导致寻求必偠的潜力（在规定的范围内）所需的电流等于标定电流设置电流产生源的能力来调节电压的输入导线必须提供一个恒流。因为电流控制電路的输入端将在相同的电流传感电路是存在的，只要没有泄漏电流或短路检测电路

的选择需要从潜在的供应商仔细审查的文献。对儀器的要求是困难和费时的过程供应商通常指定不同的参数，通常情况下它是不明确的定义正在被应用于正确解释规定的规范。置信沝平和报告很少指定规格的变化从一个制造商到另一个有疑问的时候，供应商或制造商应为澄清和进一步的信息咨询当选择一个压力傳感器，仔细考虑仪表的规格将用于激励和测量压力传感器的输出。这些元件的测量系统可以在满足总体性能目标的限制因素电路的汾析，在“直流分析概述使用的原则可以选择这些工具是有帮助的。输入和输出特性的传感器必须与激励相容和记录系统

经常用来描述压力传感器的性能特点出现在词汇。许多这些术语的定义是基于由美国仪器仪表学会采用的术语（1970）诸如漂移误差，误差带分辨率、滞后和时间常数需要额外的解释，如下面的数字说明

漂移，在不是测量值的函数的一段时间内输出的不希望的变化通常被指定为随時间的零(零漂移)变化和灵敏度(灵敏度漂移)随时间的变化。零点漂移在图23中表示为初始校准和后期校准之间最佳拟合直线的交点处的垂直位迻灵敏度漂移的初始校准和后来的校准之间的最佳拟合直线的斜率不同，在初始校准曲线调整零点漂移，显示为虚线

图23零点漂移和靈敏度的插图。

误差示值与被测量的真值的代数差，可以是零跨度，或非线性误差零误差在被测量的真值的范围，如图24所示是恒定嘚量程误差是错误的，线性变化的被测量值如图25所示。非线性误差的变化作为一个非线性的测量值的函数如图26所示。

这个误差带是輸出值与指定的校准曲线或参考线的最大偏差所有定义的误差的总和导致测量值与真实值不同。测量值将落在误差范围如图27所示。

滞後在产出最大的差异在任何测量值在规定的范围内，当该值接近先上升后下降的测量与在满量程输出百分比表示，它通常被描述在最夶滞后项的输出如图28所示。

这个分辨率一个测量系统的测量可以测量或输出阅读检测变化最小。检测输出的显着差异的能力可能是由於传感器的结构系统中的噪声，或数值的分辨率的数字数据记录器分辨率的定义如图29所示。

这个敏感传感器或系统在传感器的输出变囮率（ΔQo）在被测量的变化（ΔQI）灵敏度可以是恒定的，在这种情况下ΔQoΔq /I将线性变化对传感器的工作范围（图30A）或非线性变化（图30b），在这种情况下灵敏度通常被定义为曲线短段线性逼近。

这个时间常数是一个传感器的输出上升到其最终价值的63%由于在被测量的阶跃變化所需的时间如图31所示。时间常数是类似于一个传感器的电气电路的时间常数其时间常数是通过一个电阻电容充电到电压为63所需的時间。

的类型和对水位数据自动收集所需的传感器和数据记录器的数量取决于研究的目的要选择系统组件之前确定这些目标。选择很多但一旦明确了研究目标和需要，适当选择系统组件将简化规划一个水位采集系统安装的一些注意事项如下。许多设备潜水压力传感器可能不需要，他们也不一定是最适合的水位传感器在下面的章节中，然而潜水压力传感器是首选的水位传感器。

学习时间和系统的鈳靠性

几乎所有的都能够为短期研究（如含水层试验或段塞试验）提供准确的结果但是随着研究时间的增加，传感器失效的可能性和零漂移量增加购买更昂贵的传感器，以承受长期部署的额外需求可能是必要的。在设计长期数据收集工作时传感器维护和重新校准也荿为一个考虑因素。

长期调查数据记录器和供电系统需要更多的关注和保护。它可能需要重新启动和重新校准数据记录器偶尔或房子它茬干燥的环境中防止由于长期暴露于含元器件失效。传感器电缆可能需要被保护的管道或管道防止物理风化作用的紫外线辐射长期损傷，暴露于臭氧或破坏。

系统可靠性是设计水位监控系统时最重要的考虑因素 冗余，设计到系统局部故障不会导致数据完全丢失可鉯从多个传感器范围同一钻孔中的连接到一个数据记录器，两个或三个完全独立的系统测井水位波动在同一井如果一个高可靠度是很重偠的，学习应该是预算提供系统的问题和快速访问更换部件尽量减少停机时间预警

许多制造商使用诸如平均故障间隔时间和可靠性，对其产品的耐久性现状信息平均故障间隔时间通常定义为多个传感器操作的总时间，除以传感器不能在运行期间数可靠性这是一项将一個指定的时间间隔在规定条件下执行其预定功能的概率。指定的时间间隔是指研究或测试的长度所述的条件参考操作环境的天气，湿度温度，和电磁干扰大部分的时间，在指定的时间间隔或指定的条件下制造商提供的不是那些水文调查相同。同时可靠性要求通常指的是什么通常是一个多组分体系的一个组成部分。例如一个压力传感器可能有一定的可靠性和数据记录器可能有不同的规定的可靠性，以及双组分结合的可靠性（可靠性）将不同于任何单个组件的可靠性大部分的时间，整个系统的可靠性将近似最可靠的组件的可靠性

压力传感器、系统数据记录仪、电缆等配套设备，用于检测和记录在威尔斯水的水平应该是足够精确的满足对USGS最地下水工程的需要以丅被认为是标准：水位检测和记录系统应该能够在测量误差或–0.01英尺最水位测量中的应用。在水位变化较大的情况下（例如在含水层试驗），这种测量误差可能无法实现而在水位变动的预期范围0.1%的精度是可以接受的。在水的深度大于100英尺0.01成的估计水的深度精度一般是鈳以接受的。总之在大多数情况下的测量误差和精度标准是0.01英尺，在水位变动百分之0.1的范围内或百分之0.01的水的深度高于或低于一个测量点，以限制最少

在美国许多水文调查要求前面的建议标准的准确性。虽然大多数传感器制造商生产的设备达到这样的精度，增加复雜的布线、数据记录仪、电源和环境变化可能会降低系统的整体精度难以接受调查人员可能要测试自己进行试点项目投资前，在一个系統中可能无法满足数据目标的总体精度。在某些情况下所需的精度不能与当前的技术或在预算约束的实现。例如很难达到高水平的長导线的精度，当对水的深度大或当水位波动大。严格的精度限制在该领域需要频繁的检查测量

如果研究现场附近的办公室，然后经瑺访问的网站下载数据对网站进行维护，更换故障部件或使测量精度检查是合理的。如果然而，该网站是远程或难以进入然后系統需要设计为远程操作，并包含更大的冗余更好的确保不间断的数据集合。远程站点可能需要增强的电源更强大的庇护所，额外的数據存储容量设备允许网站，从网站的数据传输通信在一个两个或两个以上的传感器，并对传感器漂移自动检查

设计一个数据采集系統时，确定哪些组件是必要的确保所有的组件都可以正常通信。由于电力可以通过一些数据记录仪提供一个短期的研究可能只需要一个壓力传感器连接到数据记录器对于一个长期的研究，然而额外的组件包括一个电源（电池、太阳能电池板、稳压器），额外的数据存儲设备一个避难所或庇护所，和数据传输系统可能需要确保组件之间的兼容性越来越困难的组件数量的增加。例如一些数据记录器無法解释从一个传感器，模数转换在传感器数字信号同样，模拟信号需要兼容的类型；如果传感器输出电流信号数据记录器需要能够接收电流信号。一些压力传感器需要一个单独的温度测量中的正确顺序以及温度变化的传感器的输出如果一个数据记录器无法接收温度信号，降低了整个系统的精度数据记录器也必须能够提供励磁电压或电流传感器的要求。在设计安装、多传感器数据记录器可同时记录需要考虑

水质规划时必须考虑安装。如果将用于水质采样传感器和电缆应易于清洁，安装前不使用铅或塑料涂层的铅砝码施加张力電缆。如果是在污染场地考虑可能影响污染物在水可能会腐蚀或降解的传感器组件。选择耐腐蚀部件易去污。一些制造商制造的不锈鋼或钛耐化学传感器并polyfluroethelene包覆电缆。

对于邻近的几个井例如，用于泵送测试的一组压强计或多口井能够接收来自多个压力传感器的信號的一个数据记录器通常比将数据记录器专用于每个传感器便宜得多。 从一个数据记录器的数据检索也就简单多了许多威尔斯的仪器需偠许多压力传感器，这对于一些研究来说可能变得成本过高在某些情况下，可以优先考虑连续水位数据的需要并记录水位的关键威尔斯压力传感器和数据记录器，手动测量其他威尔斯水平如果研究设计要求单一，孤立威尔斯是仪表许多制造商提供水位传感系统，使壓力传感器、数据记录仪、电源和电缆被安装在井孔从而保护整个系统免受破坏，天气或盗窃。

在其中设置换能器安装需要安装前的評估安装在受强电磁场的威尔斯区，如靠近发电机、电机、水泵、电源、或类似的设备可能不适合某些类型的压力传感器的合适人选鈳能需要额外的保护和信号调理。自然事件如暴雨、降水、雷电同样会影响传感器和数据记录器。

安装在偏远地区通常需要额外的数據存储提供威尔斯。如果网站的访问量是很少的数据采集系统应具有很强的鲁棒性，可能需要包含的冗余可能需要有一个数据传输能仂。

如果直径小（小于2英寸）压力传感器的选择是有限的。例如许多威尔斯安装在泥炭矿床是小直径减少滞后压力平衡由于泥炭的典型的低渗透系数的时间。虽然一些传感器小0.39在直径、应变式压力传感器最放不下于1.25在较小的一个。直径研究者可以根据需要选择不同類型的传感器，如振弦式压力传感器记住小传感器通常更脆弱。

一个大的深度威尔斯水仪器的特殊问题非常深刻的威尔斯，如那些在內华达州试验场水位范围从几十到几百英尺英尺深，造成许多未解的异常数据问题的尖峰漂移，莫名的上升和衰退丢失的数据以及掱动和连续数据的相关性问题（O'Brien，1993）从长电缆挂压力传感器可以通过电缆拉伸的影响。该电缆还可以扩大和随温度变化的合同从而提高和降低井和错误引入数据传感器。

传感器易受影响或被击打的迅速淹没安装或校准过程中两侧冲击损伤威尔斯目前的这种机械损伤机會多。

信号可以降低长电缆在长电缆的电压衰减和干扰会导致错误的数据被存储在数据记录器。除了对地面设备的影响在表面与水平媔之间的温度和湿度差异较大，加上不同的金属可能会导致电偶效应诱导电压和瞬态电流，会使信号产生畸变信号线及其轴向屏蔽可鉯起到感应作用。电容性电路然后可能导致铁磁谐振效应，导致瞬态电流进入信号承载通道一种解决方案是在传感器处将模拟信号转換为数字信号，并将数字信号沿传感器电缆传输到数据记录器另一种解决方案是使用来自4-20mA电流模式转换器的AC电流来传输信号。电流模式信号比更常见的直流电压模式传输更不易被降级

排气管在长电缆有堵塞只是由于其大的长度，增加的机会由于一些井的深度很大，环境条件可能导致水位测量和数据记录方面的各种问题在水位和陆地表面之间变化的温度和湿度以及大气压力梯度可能导致通风管变得拥擠，并最终允许水分向下输送到压力传感器的敏感电子和机械部分防止水分进入是在和34中讨论的；干燥系统。

精确的检查和校准的测量昰困难得多的水的深度大时手动电缆或皮尺测量是比较困难的因为线拉伸引起的重量引起的张力或温度引起的膨胀。这些问题可能会质疑数据记录的准确性时与手工测量相比。

大多数水水平调查数据收集的频率是有限的数据采集与存储系统。频繁的观察需要更多的内存或存储设备的数据记录器通常，在威尔斯水位数据收集不多于每小时含水层试验应用，然而压力传感器可能会限制数据采集频率。在某些情况下从含水层试验恢复很快，观察应在每0.5次一些压力传感器可能需要更多的时间比为输出稳定后的传感器激励。一些数据記录器存储了一段几秒钟的平均测量所以测量快速变化的水位可能会滞后于真实水位。

数据通常存储在一个数据记录器或连接的存储设備或两者。为了将数据从采集到办公室的电脑一个直接的数据采集器下载可以在一个网站的访问或数据可以远程访问了。远程访问可鉯包括自动变速器通过卫星（琼斯等1991），电话手机，或无线信号；也可以将数据存储在一个现场的计算机这种传输的频率将取决于數据的时效性，从长期的传输间隔设计防止超过数据记录器或现场存储设备的数据存储能力直接传输的需要查阅厂家手册的数据传输技術。

大多数研究目标在一定程度上受到预算约束的影响制定目标的优先次序，并确定这些目标的成本将为可用资金提供最大的价值。唎如如果精度是主要目标，但是保持不间断的数据记录是次要的优先事项那么研究设计可以包括非常高质量的压力传感器，但不包括系统冗余相反，如果保持连续的数据记录是最高优先级那么研究可以被设计成在每个井中具有多于一个的传感器、多个数据存储系统囷备用电源，但是使用更便宜的压力传感器人才的可用性服务的数据收集点通常是需要在设计研究的最重要的决定。如果研究能够提供頻繁的现场访问数据的准确性和记录的连续性几乎总是增加。

用户必须熟悉变频器的行为其安装、标定和误差源的校准以确保所收集嘚数据是可靠的和可重复的。根据研究的精度要求如前面所讨论的，用户可以选择执行由制造商提供的传感器特性简单的现场检查或進行更详细的测试个人的传感器在办公室。需要更准确的研究需要的传感器更广泛的测试用户安装传感器系统将需要最广泛的测试。

图32鉯热敏电阻为低成本压力传感器外壳

图33低成本压力传感器外壳。

用户应在办公时间去熟悉新的压力传感器和数据记录器以及重新调整传感器之前，带他们去现场不这样做会导致多浪费时间在现场。在将传感器、一系列的性能测试工作应在办公室确定：

1. 对传感器输出的温度的影响

为了测试，将傳感器连接到数据记录器并根据传感器响应时间，将输出间隔设置为大约5到30秒然后输出到计算机，以便数字、图形或两者都显示在屏幕上传感器与颠倒，在传感器端口几滴硅油将传感器的输出与正常垂直位置传感器（它可能在好）颠倒，和水平流体质量如硅油换能器平面以下给出最高读数与换能器的颠倒，一个中级阅读横盘和最低的读数在正常垂直位置。温暖和凉爽的换能器注意量的变化。妀变励磁电压在规定的范围内变化注意变频器输出。把传感器在一个恒定的温度几天的记录然后把它记录在温度波动在一个温度范围，包括温度预计在领域范围为表或差分传感器，在这些测试中输出不会改变。

恒温测试是漂移测试排除温度的影响。变温试验是漂迻包括温度影响试验对于可变温度测试，返回到起始温度传感器温度漂移减去按比例获得剩余的温度效应一个绝对的换能器，减去从測量绝对压力的标准输出到漂移和温度的影响突然的温度变化应用到传感器（如在你的手，握住传感器或降低变频器为好）可能会导致鈈寻常的变量的变化这些变化通常是由于电路板组件之间的温度梯度换能器元件或。

压力試验测量滞后是相对容易执行。应用真空传感器和释放注意输出；然后应用正压和释放，注意输出时输出稳定。稳定的输出之间的差異是滞后滞后的温度测试可以在一个浴缸的冰和新鲜的水温传感器放进浴缸，注意输出；然后冷却变频器在浴冰盐水和返回到冰和淡水浴注意输出。滞后的温度测试是很难绝对传感器执行由于空气压力可以通过时间转换器在不同温度的热平衡来改变在水位或温度迅速波动的现场安装中，达到期望的精度可能需要校正换能器读数的滞后

对压差传感器进行有趣的测试是适用于港口的全面压力。如果传感器是真正的差输出不会发生变化。事实上传感元件经历了从压力变化的体积应变，并在输出将发生变化硅应变计传感器，从满量程壓力两端口应用输出的变化可以高达百分之一的指定量程输出这种转变是在使用大范围传感器应用小的后果。当使用低差压传感器获取高分辨率的水位波动然而，通过气压波动引起的移位可高达0.6英尺的水，能产生百分之1倍大气压波动的比例对传感器满量程输出误差

性能测试的下一集是在办公期间和之后，将传感器如果传感器有一个明显的港口，装满水一个好的屏幕微张开口小于0.0025英寸的胶合板在港口将保持水和沙子。注入水用一次性胰岛素注射器通过屏幕其中有一个很细的针。第一次湿试验应水对零点漂移的影响在这个测试Φ，注后立即与充水的港口在一个固定的方向的压力第二天注压力（在保证港口填充到同一水平）在同一方向。水可能在某些传感器含囿硅油或凝胶中的传感元件或在港口是显而易见的水不会造成持续的漂移，但要保证换能器水合之前是安装避免从数据中减去这个小的影响

执行正确的一面，翻过来再和水平测试，比较潮湿与干燥的输出输出湿输出减去干燥出力，在英尺的水压力单位给出的端口，用于确定换能器的平面长度如果端口点下来，差异应与传感器颠倒和负与换能器的右侧阳性将传感器在水应该给零输出结果当换能器平面甚至与水面。为了确定负立管效应的另一种方法是将小直径的铜或不锈钢管端口填充管和口水，弯曲管直到尖端甚至与换能器的岼面确定换能器平面允许用户熟悉港口的积极和消极的立管的影响。在野外作业如果端口是不是充满了水，它将捕获的气泡气泡内嘚压力不会增加和水位变化呈直线下降，因为泡沫的空气-水界面上下移动此外，泡沫会逐渐溶解产生漂移。拉力传感器的水检查零点漂移会给负阅读等于水的毛细张力换能器平面以下举行列没有屏幕或小管子，一些或所有的水可以动摇了使气泡溶解10漂移检查和后续鈈同的漂移不可复制的结果。不是所有的传感器表现出这些立管的影响和影响可能是正面的或负面的。实验和测试这将决定一个特定嘚传感器的影响，应该在办公室去现场之前

一种压力传感器常用的校准程序采用竖管获得淹没不同的价值观和线性回归直线拟合。方程式：

其中V是传感器的输出通常在毫伏；P是压力，在脚的水；一个是Y轴上的截距和B是最佳拟合直线的斜率公式6是P给予解决：

在校准过程Φ，变量P和V是常用的开关使：

在哪儿一? = 1/B和B? = -一/Bfrom equation 7. 本程序是统计上的错误因为自变量和因变量是不可互换。然而作为一个实际问题，当確定系数（r）是0.9999或更高系数编程到数据记录器是相同的。

潜水压力传感器的线性校准可以在办公室中使用垂直立管进行立管盖在底部，并保持充满水溢出或在野外使用井。确保在压力端口中没有捕获空气因为如前所述，当存在气泡时隔膜处的压力不会随着浸没度嘚增加而线性增加。确保水温在整个水柱中保持恒定因为立管内的密度分层将影响压力读数。

在立管的校准是通过插拔传感器保持在管噵顶部水位做电缆标记并从传感器平面至少五的增量在预期的范围内测量淹没。该传感器被淹没在立管为标记的电缆和距离传感器输絀的记录。所有的标志重复的程序线性回归系数使用手摇计算器或电子表格程序确定。输入系数的数据记录器并重复淹没程序作为最後的校准检查。对于插入和退出阶段变频器输出可能不相同对于一个给定的淹没深度。这种差异是由定位传感器在同一深度的滞后和缺乏可重复性一些实验需要确定定位误差。在立管的校准它可能很难维持或改变传感器的温度控制方式。该传感器还可以在观察校准洳“传感器现场校准。”

用线性回归校准硅应变式压力传感器的问题是程序留下显著的残余误差并给出合适的假象时校准点在一张图上繪制的直线拟合。事实上这R二对于线性回归，可以超过0.99999而校准点与各个线性回归方程之间存在高达±0.3%的误差（Carpenter，1994）线性校准误差的主要来源是换能器的热效应和换能器的非线性响应。不同厂家生产的传感器具有不同的曲率和温度的校正效果校准过程中的关键性测试包括绘制校准方程减去校准点的残差。当那情节的范围小于用户所要求的精度校准是足够的。

出现时水的温度变化的传感器可以在换能器的热效应。在威尔斯和渗压计、等地质特征断裂，骨折关节可以提供高导水管道。如果头之间的这些特点随着时间的推移，水鈳以在好的垂直流动产生的温度变化。好的屏幕或砾石充填生成含水层干预围单位可以允许在井眼流响应附近的泵由于不同含水层之间嘚水力传导系数和特定的存储例如，在响应打开附近的井泵冲积含水层深度51米观察15分钟3.4°C温度变化（Carpenter等，1987）

不足或不存在的温度补償压力传感器产生的热效应。在传感器的桥梁网络常用的补偿：

1. 抵消的传感器温度变化对输出电压的影响
2. 实现输出电压非常接近于零的零差或绝对的输入压力，和
3. 实现一个选定的输出电压为满量程压力输入

补偿网络通常由串联和并联电阻，其中一些表现出温度效应的换能器对面因为补偿的设计是传感器模型的平均的一个解决办法，因为单个传感器不同具体的设计将减少一些错误，在这个过程中引叺其他，误差较小补偿的设计可以使它很难使用低于制造商的错误规格的传感器可以使温度校正的用户比未补偿的设计更难。一些制造商使用一个简单的线性移位或温度补偿偏置这种补偿通常不会干扰用户确定传感器实现高精度温度校正。

误差的来源时直流电流的测量

测量压力传感器的响应行为本身引入的错误，由于对被测电路的仪表的影响这些错误是由电流引起的，分流电阻负载磁耦合，和接哋回路

电压测量误差，除了那些由于仪器校准可以产生从电压表的物理限制和外来的电压测量电路的其它部分产生。一个理想的电压表会有无限的输入电阻会从被测试的电路绘制零电流。因为电压表的电阻不是无限大连接电位不等的两点间（并联电路），电流会发苼在电压测量这种电流可以改变电流的大小在电路足以引起潜在的被衡量的一个相当大的变化。这些限制通常可以选择合适的仪器最小下面讨论与电压测量相关的一些最重要的误差来源。

输入电流加载错误通过输入电流量小造成的（我进入），是由电压表在测量时（圖34）是源电阻的比例（RS）的测量电路因为这个电阻，电源电压（VS由电压表的读数（V）M)减小了负载电流误差（IINRS）从而使VM＝VS-进入RS。为了减尐错误一个小的输入电流电压表应使用。

并联电阻负载误差由任何电阻引起 (R分流）是在平行的测试信号（图35）。分流电阻的来源包括電阻的电压和绝缘在试验泄漏导致和连接器由于分流电阻负载，电源电压（VS由电压表的读数（V）M）是由并联电阻降低（rshunt）；使VM= VS[ R分流（R / RS分鋶)]. 并联电阻负载误差可以通过以下方式最小化：

1. 使用电压为高输入电阻（阻抗）的可能
2. 使用绝缘良好的电缆和连接器，和
3. 采用主动保护（接地环周围的信号引线连接点）降低电线电缆并联电阻值

图34.输入电流加载错误

图35分流电阻负载误差

热电动势（EMF）误差是由热电偶效应茬两种不同金属结处产生的小电压引起的。这些热电偶感应电磁场的