無(wú)人機(jī)傳感器與檢測(cè)技術(shù)課件：傳感器的基本特性認(rèn)知

傳感器的基本特性認(rèn)知任務(wù)描述

要對(duì)各種各樣的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，要求傳感器能感受被測(cè)非電量的變化特性并不失真地變換成相應(yīng)的電量，這取決于傳感器的輸入-輸出特性，而傳感器的輸入-輸出特性可用靜態(tài)熱性和動(dòng)態(tài)特性來(lái)描述。本任務(wù)利用壓電式傳感器測(cè)量物體振動(dòng)頻率實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器功能及其基本特性的認(rèn)知。

傳感器認(rèn)知任務(wù)實(shí)施1)實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備檢測(cè)技術(shù)綜合試驗(yàn)臺(tái)，壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K，低通濾波器，振動(dòng)臺(tái)，示波器，導(dǎo)線等。2)實(shí)驗(yàn)電路連接。①如圖1-2所示，連接壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K和低通濾波器電路。③連接壓電式傳感器，連接振動(dòng)臺(tái)與振蕩器電路。②連接低通濾波器和示波器。④連接試驗(yàn)臺(tái)與壓電傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K電路。3)開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。打開(kāi)試驗(yàn)臺(tái)開(kāi)關(guān)，打開(kāi)示波器開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái)上的低頻振蕩器旋鈕。4)旋大低頻振蕩器旋鈕，傳感器輸出波形如圖所示。一、傳感器靜態(tài)特性靜態(tài)特性是指輸入量不隨時(shí)間而變化,或隨時(shí)間變化很緩慢時(shí)（穩(wěn)態(tài)）,傳感器輸出與輸入之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。y＝f（x）即靜態(tài)特性參數(shù)包括：靈敏度線性度重復(fù)性遲滯分辨率閾值漂移知識(shí)鏈接（一）線性度理想傳感器的輸出量與輸入量之間的關(guān)系應(yīng)是線性的。線性度是傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的程度，又稱為非線性誤差。例題1：某一傳感器，其實(shí)際輸出輸入曲線與擬合直線的最大偏差為ΔLmax＝４℃，而理論滿量程范圍為（－４０～１２０）℃，求該傳感器的線性度？解：yyxKOOxK靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出增量與輸入增量的比值。（二）靈敏度非線性傳感器線性傳感器Sn越大，傳感器越靈敏。K不變K變化靈敏度是個(gè)有單位的量。例如：一個(gè)溫度傳感器輸出為電壓值，則該溫度傳感器的溫度靈敏度為mv／℃，表示一攝氏度引起多少電壓輸出。傳感器或傳感檢測(cè)系統(tǒng)的總靈敏度=該系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)靈敏度的乘積。例題2：

某測(cè)溫檢測(cè)系統(tǒng)，由熱電阻溫度傳感器、電橋、放大器、記錄儀組成，各部分靈敏度分別為：0.4?/℃、0.02V/?、100（放大倍數(shù)）、0.2cm/V。求：1、該測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度；

2、若已知記錄儀筆尖位移為8cm時(shí)，求所對(duì)應(yīng)的溫度變化值。解：1、Sn=K1×K2×K3×K4=0.4×0.02×100×0.2=0.16Cm/℃2、Sn=8cm/△T=0.16∴△T=50℃重復(fù)性表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)，所得特性曲線不一致性的程度。（三）重復(fù)性曲線越重合，重復(fù)性越好。遲滯是指?jìng)鞲衅髡蛱匦院头聪蛱匦缘牟灰恢鲁潭?。yxymaxy0xmax不靈敏區(qū)（死區(qū)）ΔHmaxO正向反向（四）遲滯主要是由感器敏感元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械零部件的缺陷造成。若輸入量緩慢變化且其變化值未超過(guò)某一范圍時(shí)，輸出值不變化，而當(dāng)輸入量的變化超過(guò)此范圍時(shí)，輸出值發(fā)生變化，輸入量的變化范圍即為分辨力。（五）分辨力分辨力是描述傳感器可以感受到的被測(cè)量最小變化的能力。當(dāng)分辨力以滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示時(shí)，則稱為分辨率。（六）閾值如果傳感器的輸入從零逐漸增加，其輸出一開(kāi)始保持為零，直到輸入增長(zhǎng)到某個(gè)最小值后，輸出才發(fā)生變化，把這個(gè)輸入的最小值稱為閾值?？梢园验撝悼醋魇莻鞲衅髟诹泓c(diǎn)附近的分辨率。（七）漂移漂移是指輸入量不變的情況下，輸出量卻隨時(shí)間變化的現(xiàn)象。溫度漂移（八）穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性是指在室溫條件下，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間間隔，如一天、一月或一年，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時(shí)的輸出之間的差異。通常又用其不穩(wěn)定度來(lái)表征其輸出的穩(wěn)定程度。長(zhǎng)期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性二、傳感器動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅麟S時(shí)間變化的輸入與輸出之間的響應(yīng)特性。一個(gè)動(dòng)態(tài)特性好的傳感器,其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律,即具有相同的時(shí)間函數(shù)。實(shí)際上輸出信號(hào)將不會(huì)與輸入信號(hào)具有相同的時(shí)間函數(shù),這種輸出與輸入間的差異就是所謂的動(dòng)態(tài)誤差。例：動(dòng)態(tài)測(cè)溫設(shè)環(huán)境溫度為T(mén)0,水槽中水的溫度為T(mén),而且T＞T