第二章傳感器的一般特性

第二章傳感器的一般特性第一頁，共六十頁，2022年，8月28日緒論

2.1傳感器的靜態(tài)特性

2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性

2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析

2.4傳感器技術(shù)指標(biāo)

2.5提高傳感器性能的方法

2.6傳感器的標(biāo)定第二頁，共六十頁，2022年，8月28日緒論傳感器的一般特性------傳感器的輸入與輸出間的關(guān)系特性

穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)）：信號(hào)不隨時(shí)間變化或緩慢變化。

動(dòng)態(tài)（周期或瞬態(tài)變化）：信號(hào)隨時(shí)間變化而變化。

第三頁，共六十頁，2022年，8月28日傳感器輸入與輸出之間作用中的誤差因素穩(wěn)定性(零漂)傳感器溫度供電各種干擾穩(wěn)定性溫漂分辨力沖擊與振動(dòng)電磁場線性滯后重復(fù)性靈敏度輸入誤差因素外界影響

輸出取決于傳感器本身，可通過傳感器本身的改善來加以抑制，有時(shí)也可以對外界條件加以限制。衡量傳感器特性的主要技術(shù)指標(biāo)第四頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1傳感器的靜態(tài)特性2.1.1靜態(tài)模型2.1.2線性度2.1.3靈敏度2.1.4遲滯2.1.5重復(fù)性2.1.6分辨率2.1.7長期穩(wěn)定性2.1.8溫度穩(wěn)定性

2.1.9抗干擾穩(wěn)定性2.1.10閾值1總精度第五頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1傳感器的靜態(tài)特性1靜態(tài)特性：傳感器在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入Y輸出X之間的關(guān)系2.1.1靜態(tài)模型:靜態(tài)特性可用下列多項(xiàng)式代數(shù)方程表示

式中：y—輸出量；x—輸入量；a0—零點(diǎn)輸出；

a1—理論靈敏度；a2、a3、…、an—非線性項(xiàng)系數(shù)特例：1），2），3）圖示例y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn第六頁，共六十頁，2022年，8月28日1）理想a0=a1=a2

……an

=0特點(diǎn)：完全線性化2）僅有偶次非線性項(xiàng)特點(diǎn)：無對稱性，線性范圍窄。3）僅有奇次非線性項(xiàng)特點(diǎn)：有對稱性，線性范圍寬。易補(bǔ)償。y（x）=-y(-x)y=a1x+a2x2

+a4x4+

┅線性范圍較窄線性范圍較寬y=a1x+a3x3

+a5x5

+

┅y=a1x2.1傳感器的靜態(tài)特性2第七頁，共六十頁，2022年，8月28日可以考慮消除傳感器中電氣元件的偶次分量來改善線性范圍，常用的方法就是使電氣元件對稱排列，形成差動(dòng)工作方式，如差動(dòng)式傳感器一邊輸出

y1=a1x+a2x2+a3x3---+anxn另一邊反向輸出y2=-a1x+a2x2-a3x3–(-1)naxny=y1-

y2=2（a1x+a3x3+a5x5+--）由上式可使差動(dòng)式傳感器消除了偶次項(xiàng)，使線性得到改善，靈敏度提高一倍。2.1傳感器的靜態(tài)特性3第八頁，共六十頁，2022年，8月28日圖0－6傳感器的線性度實(shí)際的輸出—輸入曲線與擬合曲線(工作曲線，一般為直線)間必有偏差，其最大偏差的相對值EL即為線性度。EL=△maxYFS×100%最大偏差輸出滿量程值傳感器的靜態(tài)模型常為多項(xiàng)式y(tǒng)=a0+a1x+a2x2

+a3x3

+

┅在經(jīng)過零點(diǎn)校正后（即a0

=

0）y=a1x+a2x2

+a3x3

+

┅

2.1傳感器的靜態(tài)特性4

2.1.2線性度EL(non-linearity)FS-FullScale第九頁，共六十頁，2022年，8月28日測量范圍與量程YFS測量上限：傳感器所能測量的最大被測量的數(shù)值（Xmax)。測量下限：傳感器所能測量的最小被測量的數(shù)值(Xmin)。測量范圍：-50～150,0～50,-50～

50,20～100量程：測量上限和測量下限的代數(shù)差。量程=Xmax-Xmin+1000c-500c量程＝100－（－50）＝150第十頁，共六十頁，2022年，8月28日獲取擬合直線方法：(a)端點(diǎn)連線法：檢測系統(tǒng)輸入輸出曲線的兩端點(diǎn)連線特點(diǎn)：算法：簡單、方便，偏差大，與測量值有關(guān)(c)最小二乘法：計(jì)算：有n個(gè)測量數(shù)據(jù):(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)，(n>2)殘差：i=yi–(a+b

xi)殘差平方和最?。?i=min使得正負(fù)行程的非線性偏差相等且最小(b)最佳直線法：算法：特點(diǎn)：精度最高，計(jì)算法（迭代、逐次逼近）算法：簡單實(shí)用，三點(diǎn)作圖法（兩高一低/兩低一高）特點(diǎn)：精度高xyΔxyΔΔ2.1傳感器的靜態(tài)特性5第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日非線性原因：誤差因素傳感器輸入x輸入y=f(x)溫度濕度壓力沖擊振動(dòng)磁場電場摩擦間隙松動(dòng)遲滯蠕變變形老化外界干擾第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.3靈敏度Sn（或K）(sensitivity)Sn

的定義是輸出增量與輸入增量的比值。即靈敏度①純線性傳感器靈敏度為常數(shù)：S

n=a

1。②非線性傳感器靈敏度S

n與x有關(guān)。2.1傳感器的靜態(tài)特性6第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1傳感器的靜態(tài)特性7圖0－９遲滯現(xiàn)象

2.1.4遲滯（回差EH

）

(hysteresis)

回差EH反映了傳感器的輸入量在正向行程和反向行程全量程多次測試時(shí)，所得到的特性曲線的不重合程度。m：正反行程輸出值的最大偏差遲滯現(xiàn)象第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日圖0－８重復(fù)性

2.1.5重復(fù)性Ex（不重復(fù)性）(repeatability)

重復(fù)性Ex反映了傳感器在輸入量按同一方向（增或減）全量程多次測試時(shí)，所得到的特性曲線的不一致程度。Δmax─最大不重復(fù)誤差

不重復(fù)誤差屬于隨機(jī)誤差，按標(biāo)準(zhǔn)誤差處理比較合適。tn是與第i個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的測量次數(shù)n有關(guān)的置信因子(見物理實(shí)驗(yàn))。yij為某校準(zhǔn)點(diǎn)i的第j個(gè)輸出值，yi

為該點(diǎn)輸出值的算術(shù)平均值。2.1傳感器的靜態(tài)特性8第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.6分辨率（△xmin）(resolution)在規(guī)定的測量范圍內(nèi)，傳感器所能檢測出輸入量的最小變化值1。有時(shí)也用相對與輸入的滿量程的相對值表示2。即△xminxFS×100%xFS——輸入量的滿量程值2、分辨率---是相對數(shù)值：1、分辨力---是絕對數(shù)值，如0.01mm，0.1g，10ms，……說明：能檢測的最小被測量的變換量相對于滿量程的百分?jǐn)?shù)，如：0.1%,0.02%2.1傳感器的靜態(tài)特性9第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日2.1.7長期穩(wěn)定性（stability）

傳感器在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)仍保持其原性能的能力。測試時(shí)先將傳感器輸出調(diào)至零點(diǎn)或某一特定點(diǎn)，相隔4h、8h或一定的工作次數(shù)后，再讀出輸出值，前后兩次輸出值之差即為穩(wěn)定性誤差。它可用相對誤差表示,也可用絕對誤差表示。穩(wěn)定性是指傳感器在長時(shí)間工作的情況下輸出量發(fā)生的變化，有時(shí)稱為長時(shí)間工作穩(wěn)定性或零點(diǎn)漂移。

2.1傳感器的靜態(tài)特性10第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日

2.1傳感器的靜態(tài)特性11測試時(shí)先將傳感器置于一定溫度(如20℃),將其輸出調(diào)至零點(diǎn)或某一特定點(diǎn)，使溫度上升或下降一定的度數(shù)(如5℃或10℃),再讀出輸出值，前后兩次輸出值之差即為溫度穩(wěn)定性誤差。

抗干擾穩(wěn)定性2.1.8溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性又稱為溫度漂移，是指傳感器在外界溫度下輸出量發(fā)生的變化。溫度穩(wěn)定性誤差用溫度每變化若干℃的絕對誤差或相對誤差表示,每℃引起的傳感器誤差又稱為溫度誤差系數(shù)。指傳感器對外界干擾的抵抗能力，例如抗沖擊和振動(dòng)的能力、抗潮濕的能力、抗電磁場干擾的能力等。評(píng)價(jià)這些能力比較復(fù)雜，一般也不易給出數(shù)量概念，需要具體問題具體分析。第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日

2.1.11總精度(總不確定度)

一般可用方和根來表示（推薦），有時(shí)也可用代數(shù)和表示。方和根表示法：代數(shù)和表示法：2.1.10閾值（死區(qū)）①有些傳感器在零點(diǎn)附近存在嚴(yán)重的非線性；②噪聲電平的干擾（噪聲電平的幅度超過了零點(diǎn)附近的輸出)

2.1傳感器的靜態(tài)特性12第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性2.2.1動(dòng)態(tài)模型2.2.2傳遞函數(shù)第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日動(dòng)態(tài)特性

被測量隨時(shí)間變化的形式可能是各種各樣的，只要輸入量是時(shí)間的函數(shù)，則其輸出量也將是時(shí)間的函數(shù)。通常研究動(dòng)態(tài)特性是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)輸入特性來考慮傳感器的響應(yīng)特性。標(biāo)準(zhǔn)輸入有三種：經(jīng)常使用的是前兩種。正弦變化的輸入階躍變化的輸入線性輸入動(dòng)態(tài)特性：傳感器在被測量隨時(shí)間變化的條件下輸入輸出關(guān)系第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2.1動(dòng)態(tài)模型分析傳感器動(dòng)態(tài)特性，必須建立數(shù)學(xué)模型,根據(jù)相應(yīng)的物理定律,用線性常系數(shù)微分方程表示系統(tǒng)的輸入x與輸出y關(guān)系的數(shù)字方程式,通過對微分方程求解，得出動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。ai、bi(i=0,1,…)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性參數(shù),為常數(shù)，系統(tǒng)的階次由輸出量最高微分階次決定。常見為O階、一階、二階系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：概念清晰，輸入-輸出關(guān)系明了，可區(qū)分暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)缺點(diǎn)：求解方程麻煩，傳感器調(diào)整時(shí)分析困難2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性1第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日O階系統(tǒng)：例電位計(jì)、電子示波器一階系統(tǒng)：例:無質(zhì)量單自由度振動(dòng)系統(tǒng)、無源積分電路、液位溫度計(jì)第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日二階系統(tǒng)：對于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，微分方程的求解過程也很復(fù)雜，我們可以根據(jù)《信號(hào)與系統(tǒng)》中的知識(shí)，利用傳遞函數(shù)（系統(tǒng)函數(shù)）來處理。在動(dòng)圈式電表中，由永久磁鋼所形成的磁場和通電線圈所形成的動(dòng)圈磁場相互作用而產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩使線圈產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),如圖所示彈簧－質(zhì)量－阻尼系統(tǒng)第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日2.2.2傳遞函數(shù)利用拉氏變換，將微分方程轉(zhuǎn)換成為復(fù)數(shù)域的數(shù)學(xué)模型，輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比：優(yōu)點(diǎn)：表示了傳感器本身特性與輸入輸出無關(guān)，只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性參數(shù)有關(guān)，可通過實(shí)驗(yàn)求得。對Ｙ(S)=Ｈ(S)Ｘ(S)進(jìn)行反變換，即可得到Y(jié)(t)與X(t)關(guān)系。（微分方程的拉氏變換求解法）Y(

S)(anSn+an-1Sn-1+an-2Sn-2+……+a1S+a0)=X(

S)(bmSm+bm-1Sm-1+bm-2Sm-2+……+b1S+b0)2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性2第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日對于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，可以將其看作是一些較為簡單系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián)，串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)如下圖所示。圖0－5串聯(lián)系統(tǒng)（a）和并聯(lián)系統(tǒng)（b）（a）（b）串聯(lián)系統(tǒng)：總傳遞函數(shù)為各子系統(tǒng)傳遞函數(shù)的積的。并聯(lián)系統(tǒng)：總傳遞函數(shù)為各子系統(tǒng)傳遞函數(shù)的積和。2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性3第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析2.3.1頻率響應(yīng)特性2.3.2階躍響應(yīng)特性第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日傳感器的頻率響應(yīng)是指各種頻率不同而幅值相同的正弦量（信號(hào)）輸入時(shí)，其輸出的正弦信號(hào)的幅值、相位(與輸入量間的相差）與頻率之間的關(guān)系。即幅頻特性和相頻特性。2.3.1頻率響應(yīng)特性第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日2.3.1頻率響應(yīng)特性輸入：輸出：頻率響應(yīng)特性輸入量：輸出量：頻率響應(yīng)函數(shù)：系統(tǒng)頻率特性：穩(wěn)態(tài)輸出與輸入幅值之比和兩者相位差是輸入頻率的函數(shù)：幅--頻、相—頻正弦信號(hào)---一系列，頻率不同，幅值相等正弦信號(hào)---觀察：幅值、相位、頻率(穩(wěn)態(tài))

2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析1第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日典型的對數(shù)幅頻特性曲線：理想幅頻特性：相頻特性：相頻特性幅頻特性幅頻特性：頻響范圍：幅值比與頻率關(guān)系0dB水平線（幅值不變）誤差3dB對應(yīng)的頻率范圍通頻帶、頻帶、工作頻帶相位與頻率的關(guān)系A(chǔ)(ω)：輸出幅值與靜態(tài)幅值比---系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)靈敏度（增益）2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析2Ｈ(jω)是個(gè)復(fù)數(shù)，可以用e

指數(shù)的形式表示：Ｈ(jω)的實(shí)部Ｈ(jω)的虛部

第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日a)零階系統(tǒng)：微分方程：特點(diǎn)：a)屬于靜態(tài)環(huán)節(jié)：d)實(shí)際零階環(huán)節(jié)：緩慢變化，頻率較低---近似零階環(huán)節(jié)c)與時(shí)間無關(guān)，與頻率無關(guān)，無滯后，無慣性理想環(huán)節(jié)靜態(tài)靈敏度系數(shù)b)輸出輸入又稱：比例環(huán)節(jié)幅頻特性：相頻特性：實(shí)例：電位計(jì)式角位移傳感器微分方程：靜態(tài)靈敏度系數(shù)：UEU0θ

2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析3第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日b)一階系統(tǒng)：微分方程：時(shí)間常數(shù)靜態(tài)靈敏度幅頻特性：相頻特性：

2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析4負(fù)號(hào)表示相位滯后時(shí)間常數(shù)τ越小，系統(tǒng)的頻率特性越好傳遞函數(shù)：頻率特性：第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析5<<1/時(shí)：A()=Sn()=0它表明傳感器輸出與輸入為線性關(guān)系；低頻低阻尼,無失真測試無滯后,<<1/10時(shí)：>1/時(shí)：A()()幅值衰減相位滯后幅頻特性和相頻特性對數(shù)圖（伯德圖）：一階傳感器的頻率特性00-10-20-90-45-20dB/10倍頻失真近似零階第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日c)二階系統(tǒng)：微分方程：固有頻率阻尼比2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析6傳遞函數(shù)幅頻特性相頻特性頻率特性第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日當(dāng)/n<<1時(shí)：較小時(shí)：A()隨出現(xiàn)較大波動(dòng)A()Sn，()0近似零階表明傳感器輸出與輸入為線性關(guān)系當(dāng)/n>0.3時(shí)：與阻尼比有關(guān)當(dāng)=0時(shí)，A(n)=,附近諧振現(xiàn)象,較大時(shí),：A()<0衰減,幅頻特性與相頻特性伯德圖：0.707時(shí)：A()平坦段最寬，()接近斜直線二階傳感器的頻率特性不同阻尼比情況下相對幅頻特性即動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)靈敏度之比的曲線如圖。00-10-20-90-1801020ξ=0.10.20.30.50.71.0ξ=1.00.70.50.30.20.10.10.20.40.61246102.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析7第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日2.3.2階躍響應(yīng)特性階躍響應(yīng)特性是指給原來處于靜態(tài)狀態(tài)傳感器輸入階躍信號(hào)，(對傳感器突然加載或突然卸載即屬于階躍輸入).在不太長的一段時(shí)間內(nèi)，傳感器的輸出特性即為其階躍響應(yīng)特性。有最大超調(diào)量,時(shí)間常數(shù),上升時(shí)間,響應(yīng)時(shí)間等參數(shù).第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日

階躍響應(yīng)特性輸入：階躍信號(hào)輸出：階躍響應(yīng)時(shí)間常數(shù)：上升時(shí)間Tr：響應(yīng)時(shí)間Ts：超調(diào)量a1：衰減率：穩(wěn)態(tài)誤差ess：系統(tǒng)輸出值上升到穩(wěn)態(tài)值yc的63.2%所需的時(shí)間傳感器輸出從穩(wěn)態(tài)值yc的10%上升到90%所需時(shí)間輸出值達(dá)到允許范圍%的所需時(shí)間響應(yīng)曲線第一次超過穩(wěn)態(tài)值yc的峰高：ymax-yc相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）高度下降的百分?jǐn)?shù)無限長時(shí)間后，傳感器穩(wěn)態(tài)值與目標(biāo)值偏差的相對誤差

2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析8第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析9

a)一階系統(tǒng)方程的解：滿足初始條件tsnτ小τ大y一階傳感器的階躍響應(yīng)特性響應(yīng)時(shí)間t=TS時(shí)的動(dòng)態(tài)誤差ed：穩(wěn)態(tài)輸出響應(yīng)時(shí)間一階傳感器的微分方程：ts0y一階傳感器的階躍響應(yīng)特性第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日特點(diǎn)：一階傳感器實(shí)例：動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性主要取決于時(shí)間常數(shù)；小階躍響應(yīng)迅速截止頻率高運(yùn)動(dòng)方程：帶阻尼彈簧測力傳感器時(shí)間常數(shù)：靜態(tài)靈敏度系數(shù)：k-彈簧剛度c-阻尼系數(shù)2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析10第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日當(dāng)>1時(shí)：當(dāng)<1時(shí)：當(dāng)=1時(shí)：無過沖，無震蕩，過阻尼曲線上升慢，響應(yīng)速度低產(chǎn)生衰減震蕩欠阻尼

曲線上升塊，響應(yīng)速度高臨界阻尼一般?。?0.6~0.8最大超調(diào)量不超過2.5﹪

-10﹪,允許動(dòng)態(tài)誤差2﹪

-5﹪2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析11

b)二階環(huán)節(jié)：二階傳感器的微分方程：ysn21ωntξ=01.510.60.2隨阻尼比ξ的不同，有三種不同的解。第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日2.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析12

彈簧(k)=a0阻尼(c)=a1質(zhì)量(m)=a2靜態(tài)靈敏度系數(shù)：運(yùn)動(dòng)微分方程：固有頻率:阻尼比:二階傳感器實(shí)例：壓電式動(dòng)態(tài)測力傳感器第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日重要結(jié)論頻響函數(shù)的含義是一系統(tǒng)對輸入與輸出皆為正弦信號(hào)傳遞關(guān)系的描述。它反映了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)輸出與輸入之間的關(guān)系，也稱為正弦傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)是系統(tǒng)對輸入是正弦信號(hào)，而輸出是正弦疊加瞬態(tài)信號(hào)傳遞關(guān)系的描述。它反映了系統(tǒng)包括穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)輸出與輸入之間的關(guān)系。如只研究穩(wěn)態(tài)過程的信號(hào)，則用頻響函數(shù)來分析系統(tǒng)。如研究穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)全過程信號(hào)，則用傳遞函數(shù)來分析系統(tǒng)。第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日

2.4傳感器技術(shù)指標(biāo)第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日基本參數(shù)指標(biāo)環(huán)境參數(shù)指標(biāo)可靠性指標(biāo)其他指標(biāo)量程指標(biāo)：量程范圍、過載能力等靈敏度指標(biāo)：靈敏度、分辨力、滿量程輸出等精度有關(guān)指標(biāo)：精度、誤差、線性、滯后、重復(fù)性、靈敏度誤差、穩(wěn)定性

動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：固定頻率、阻尼比、時(shí)間常數(shù)、頻率響應(yīng)范圍、頻率特性、臨界頻率、臨界速度、穩(wěn)定時(shí)間等

溫度指標(biāo)：工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后等

抗沖振指標(biāo)：

允許各向抗沖振的頻率、振幅及加速度、沖振所引入的誤差

其他環(huán)境參數(shù)：

抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕等能力、抗電磁場干擾能力等工作壽命、平均無故障時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓及抗飛弧等使用有關(guān)指標(biāo)：供電方式（直流、交流、頻率及波形等）、功率、各項(xiàng)分布參數(shù)值、電壓范圍與穩(wěn)定度等外形尺寸、重量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等安裝方式、饋線電纜等2.4傳感器技術(shù)指標(biāo)第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日2.5提高傳感器性能的方法2.5.1合理選擇結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)2.5.2差動(dòng)技術(shù)2.5.3補(bǔ)償與修正技術(shù)2.5.4平均技術(shù)2.5.5屏蔽、隔離與干擾抑制2.5.6穩(wěn)定性處理2.5.7集成化和智能化、微型化第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日2.5提高傳感器性能的方法12.5.1合理選擇結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)根據(jù)實(shí)際需要與可能，在設(shè)計(jì)、制造傳感器時(shí)合理選擇其結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)，以確保高的性能價(jià)格比.2.5.2差動(dòng)技術(shù)如一傳感器y1=a0+a1x+a2x2+a3x3—另一傳感器y2=a0-a1x+a2x2-a3x3—兩者相減△y=y1-y2=2（a1x+a3x3+--）總輸出消除了零位輸出和偶次方非線性項(xiàng)，減小非線性靈敏度增加一倍，如差動(dòng)式電阻應(yīng)變式、電感式、電容式等.第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日2.5提高傳感器性能的方法22.5.3補(bǔ)償與修正技術(shù)

補(bǔ)償與修正技術(shù)的運(yùn)用大致針對兩種情況：★

針對傳感器本身特性★針對傳感器的工作條件或外界環(huán)境

對于傳感器特性，找出誤差的變化規(guī)律，或者測出其大小和方向，采用適當(dāng)?shù)姆椒右匝a(bǔ)償或修正。針對傳感器工作條件或外界環(huán)境進(jìn)行誤差補(bǔ)償，也是提高傳感器精度的有力技術(shù)措施。不少傳感器對溫度敏感，由于溫度變化引起的誤差十分可觀。為了解決這個(gè)問題，必要時(shí)可以控制溫度，搞恒溫裝置，但往往費(fèi)用太高，或使用現(xiàn)場不允許。而在傳感器內(nèi)引入溫度誤差補(bǔ)償又常常是可行的。這時(shí)應(yīng)找出溫度對測量值影響的規(guī)律，然后引入溫度補(bǔ)償措施。補(bǔ)償與修正，可以利用電子線路（硬件）來解決，也可以采用微型計(jì)算機(jī)通過軟件來實(shí)現(xiàn)。第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日2.5提高傳感器性能的方法3

2.5.4平均技術(shù)

在傳感器中普遍采用平均技術(shù)可產(chǎn)生平均效應(yīng)，其原理是利用若干個(gè)傳感單元同時(shí)感受被測量，其輸出則是這些單元輸出的平均值，若將每個(gè)單元可能帶來的誤差均可看作隨機(jī)誤差且服從正態(tài)分布，根據(jù)誤差理論，總的誤差將減小為δΣ=±δ/√n式中n—傳感單元數(shù)?？梢姡趥鞲衅髦欣闷骄夹g(shù)不僅可使傳感器誤差減小，且可增大信號(hào)量，即增大傳感器靈敏度。第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日

2.5提高傳感器性能的方法42.5.5屏蔽、隔離與干擾抑制

傳感器大都要在現(xiàn)場工作，現(xiàn)場的條件往往是難以充分預(yù)料的，有時(shí)是極其惡劣的。各種外界因素要影響傳感器的精度與各有關(guān)性能。為了減小測量誤差，保證其原有性能，就應(yīng)設(shè)法削弱或消除外界因素對傳感器的影響。其方法有：減小傳感器對影響因素的靈敏度降低外界因素對傳感器實(shí)際作用的程度對于電磁干擾，可以采用屏蔽、隔離措施，也可用濾波等方法抑制。對于如溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、氣壓、聲壓、輻射、甚至氣流等，可采用相應(yīng)的隔離措施，如隔熱、密封、隔振等，或者在變換成為電量后對干擾信號(hào)進(jìn)行分離或抑制，減小其影響。第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日

2.5提高傳感器性能的方法5

2.5.6穩(wěn)定性處理

在使用傳感器時(shí)，若測量要求較高，必要時(shí)也應(yīng)對附加的調(diào)整元件、后續(xù)電路的關(guān)鍵元器件進(jìn)行老化處理。提高傳感器性能的穩(wěn)定性措施：對材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化及交流穩(wěn)磁處理、電氣元件的老化篩選等。造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因是：隨著時(shí)間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。傳感器作為長期測量或反復(fù)使用的器件，其穩(wěn)定性顯得特別重要，其重要性甚至勝過精度指標(biāo)，尤其是對那些很難或無法定期標(biāo)定的場合。第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日2.5.7集成化和智能化、微型化

大大擴(kuò)大傳感器的功能、改善傳感器的性能、減小成本.2.5提高傳感器性能的方法6第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日2.6傳感器的標(biāo)定2.6.1傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定2.6.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日2.6傳感器的標(biāo)定1

傳感器的標(biāo)定分為:A.靜態(tài)標(biāo)定—線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性B.動(dòng)態(tài)標(biāo)定—頻率