傳感器的特性課件

傳感器的特性

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傳感器的特性是指?jìng)鞲衅魉赜行再|(zhì)的總稱。而傳感器的輸入—輸出特性是其基本特性，一般把傳感器作為二端網(wǎng)絡(luò)研究（即把傳感器當(dāng)作黑匣子），輸入—輸出特性是二端網(wǎng)絡(luò)的外部特性，即輸入量和輸出量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖庫(kù)傳感器的特性傳感器的靜態(tài)特性穩(wěn)態(tài)條件下（無(wú)過渡過程），輸出與輸入的響應(yīng)關(guān)系，當(dāng)信號(hào)變化緩慢時(shí)，對(duì)其關(guān)心。傳感器的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)條件下，輸出與輸入的響應(yīng)關(guān)系，應(yīng)用于信號(hào)變化較快的場(chǎng)合。1.1.1線性度

傳感器的輸入—輸出關(guān)系或多或少地都存在非線性問題。其靜態(tài)特性可用下列多項(xiàng)式代數(shù)方程來(lái)表示：下頁(yè)上頁(yè)返回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)線性度的定義：在穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，實(shí)際測(cè)出的輸出——輸入曲線與理想直線的偏離程度。通常用相對(duì)誤差形式表示：圖庫(kù)1.1.1線性度

(a)理論擬合

(b)過零旋轉(zhuǎn)擬合

(c)端點(diǎn)擬合

(d)端點(diǎn)平移擬合

(e)最小二乘法擬合

常用擬和方法下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)圖1-1各種直線擬合方法1.1.2遲滯圖1-2遲滯特性傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減小）行程中輸出與輸入曲線不重合時(shí)稱為遲滯。遲滯大小一般由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。遲滯誤差一般以滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示。下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)1.1.3重復(fù)性重復(fù)性：傳感器在輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線不一致的程度。圖1-3重復(fù)特性下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)1.1.4靈敏度與靈敏度誤差靜態(tài)靈敏度：傳感器輸出的變化量與引起該變化量的輸入變化量之比。相對(duì)靈敏度：它表示傳感器輸出增量對(duì)被測(cè)量的相對(duì)變化率而言的靈敏度。用百分?jǐn)?shù)表示。下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)1.1.5靈敏度閾與分辨率（力）分辨率：傳感器或測(cè)量?jī)x表輸出信號(hào)以數(shù)字顯示，靈敏度閾稱為分辨率。顯示的最后一位數(shù)字所代表的值稱為分辯力。靈敏度閾：傳感器或者測(cè)量?jī)x表能檢測(cè)到的最小的輸入增量。有時(shí)也稱為死區(qū)。下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)1.1.6穩(wěn)定性穩(wěn)定性：傳感器在長(zhǎng)時(shí)間工作情況時(shí)輸出量發(fā)生的變化。有時(shí)稱為長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定性或零點(diǎn)漂移。穩(wěn)定性誤差：前后兩次輸出之差?？捎孟鄬?duì)誤差表示，也可用絕對(duì)誤差來(lái)表示。下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)1.1.7溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性：又稱為溫度漂移。它是指?jìng)鞲衅髟谕饨鐪囟茸兓闆r下輸出量發(fā)生的變化。溫度穩(wěn)定性誤差：

測(cè)試時(shí)先將傳感器置于一定溫度（例如20℃）下，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)（例如5℃或10℃），再讀出輸出值，前后兩次輸出之差即為溫度穩(wěn)定性誤差。溫度穩(wěn)定性誤差用每若干℃的絕對(duì)誤差或相對(duì)誤差表示，每℃的誤差又稱溫度誤差系數(shù)。下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)1.1.8多種抗干擾能力多種抗干擾能力：傳感器對(duì)各種外界干擾的抵抗能力。例如抗沖擊和振動(dòng)能力、抗潮濕的能力、抗電磁場(chǎng)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。下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)1.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性

傳感器的動(dòng)態(tài)特性也稱為動(dòng)態(tài)響應(yīng)。它所涉及的內(nèi)容是研究當(dāng)被測(cè)參數(shù)隨時(shí)間變化很迅速時(shí)，傳感器的輸出量與輸入量之間的關(guān)系?；痉椒ㄊ峭ㄟ^建立傳感器的微分方程，求出傳遞函數(shù)，然后進(jìn)行特性分析。實(shí)驗(yàn)一測(cè)量方法及測(cè)量數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^對(duì)電阻、電容及電感元件參數(shù)的測(cè)量，掌握以下幾點(diǎn)：

1.掌握零位式測(cè)量和偏差式測(cè)量的特點(diǎn)。

2.掌握靜態(tài)測(cè)量時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理方法。實(shí)驗(yàn)一測(cè)量方法及測(cè)量數(shù)據(jù)處理一、偏差式測(cè)量在測(cè)量過程中，用儀表指針的位移(即偏差)決定被測(cè)量的測(cè)量方法，稱為偏差式測(cè)量法。這種測(cè)量方法過程簡(jiǎn)單、迅速，但測(cè)量精度較低。圖l所示的壓力表就是這類儀表的一個(gè)示例。

圖l壓力表實(shí)驗(yàn)一測(cè)量方法及測(cè)量數(shù)據(jù)處理二、零位式測(cè)量在測(cè)量過程中，用指零儀表的零位指示，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的測(cè)量方法，稱為零位式測(cè)量法。

采用零位式測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的測(cè)量精度。但是，測(cè)量過程比較復(fù)雜，在測(cè)量時(shí)，要進(jìn)行平衡操作，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。圖2電位差計(jì)簡(jiǎn)化等效電路

三、測(cè)量數(shù)據(jù)的處理靜態(tài)誤差：檢測(cè)儀表在靜態(tài)測(cè)量時(shí)其全量程內(nèi)任一點(diǎn)的輸出值與其理論輸出值的偏離程度。靜態(tài)誤差的求取方法：把檢測(cè)儀表的輸出值與其對(duì)應(yīng)的理論輸出值的殘差，看成隨機(jī)分布，求出其標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，即：△yi—剩余誤差；n—測(cè)量次數(shù)。下頁(yè)上頁(yè)返回圖庫(kù)

三、測(cè)量數(shù)據(jù)的處理靜態(tài)誤差的求取方法：剩余誤差△yi＝y(tǒng)i–Lyi——第I次測(cè)量值

L——