传感器原理与检测技术 教学课件 作者 钱显毅 第1章.ppt

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1、第1章　传感器的一般特性1.1　传感器的静态特性1.1.1　线性度(非线性误差)1.1.2　灵敏度1.1.3　精度1.1.4　最小检测量和分辨率1.1.5　迟滞1.1.6　重复性1.1.7　零点漂移1.1.8　温漂1.2　传感器的动态特性1.2.1　动态特性的一般数学模型1.2.2　传递函数第1章　传感器的一般特性1.2.3　传感器的动态响应及其动态特性指标1.1　传感器的静态特性1.1.1　线性度(非线性误差)1.1.2　灵敏度1.1.3　精度1.1.4　最小检测量和分辨率1.1.5　迟滞1.1.6　重复性1.1.7　零点漂移1.1.8　温漂1.1

2、.1　线性度(非线性误差)1)理论拟合(见图1-3a)：拟合直线为传感器的理论特性，与实际测试值无关。2)过零旋转拟合(见图1-3b)：常用于曲线过零的传感器。3)端点连线拟合(见图1-3c)：把输出曲线两端点的连线作为拟合直线。4)端点平移拟合(见图1-3d)：在图1-3c的基础上使直线平移，移动距离为原先的一半，这样输出曲线分布于拟合直线的两侧。1.1.1　线性度(非线性误差)图1-2　传感器的线性度1.1.1　线性度(非线性误差)1.1.1　线性度(非线性误差)图1-3　几种拟合直线的方法a)理论拟合　b)过零旋转拟合　c)端点连线拟合　d)端

3、点平移拟合图1-4　传感器灵敏度的定义a)线性传感器　b)非线性传感器1.1.2　灵敏度传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。由图1-4a可知，线性传感器校准曲线的斜率就是静态灵敏度K，其计算方法为K=输出变化量/输入变化量1.1.3　精度传感器的精度是指测量结果的可靠程度，它以给定的准确度表示重复某个读数的能力，其误差愈小，则传感器精度愈高。传感器的精度表示传感器在规定条件下允许的最大绝对误差相对于传感器满量程输出的百分比，可表示为A=ΔAYFS×100％(1-8)式中，A为传感器的精度；ΔA为测量范围内允许的

4、最大绝对误差；YFS为满量程输出。1.1.4　最小检测量和分辨率最小检测量是指传感器能确切反映被测量的最低极限量。最小检测量愈小，表示传感器检测能力愈高。由于传感器的最小检测量易受噪声的影响，所以一般用相当于噪声电平若干倍的被测量为最小检测量，可表示为M=CN/K式中，M为最小检测量；C为系数，C=1~5；N为噪声电平；K为传感器的灵敏度。1.1.5　迟滞图1-5　传感器的迟滞特性1.1.6　重复性图1-6　传感器的重复性1.1.7　零点漂移传感器无输入(或某一输入值不变)时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值(或原指示值)，即为零点漂移(简称零漂

5、)。1.1.8　温漂温漂表示温度变化时，传感器输出值的偏离程度，一般用温度变化1℃，输出最大偏差与满量程的百分比表示1.2　传感器的动态特性1.2.1　动态特性的一般数学模型1.2.2　传递函数1.2.3　传感器的动态响应及其动态特性指标1.2.1　动态特性的一般数学模型在研究传感器动态特性时，根据传感器的运动规律，其动态输出和动态输入的关系可用微分方程式来描述。图1-7　零阶传感器图1-8　一阶温度传感器1.2.2　传递函数图1-9　正弦输入的频率响应1.2.3　传感器的动态响应及其动态特性指标图1-10　零阶传感器的单位阶跃响应图1-11　一阶传

6、感器的阶跃响应图1-12　二阶传感器的单位阶跃响应图1-13　二阶传感器表示动态性能指标的阶跃响应曲线