传感器的静态特性ppt课件.ppt

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1、传感器原理与应用1上次课内容回顾国家标准能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的定义测量界传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。2传感器由、、三部分组成。传感器的组成传感器的核心部分是，决定传感器的工作原理。敏感元件转换元件基本电路转换元件上次课内容回顾3预习思考：如何衡量传感器的好坏。上次课内容回顾设计、研究传感器合理选择和使用传感器4传感器输入输出第二章传感器的一般特性激励响应传感器就是一个系统，输入就是给这个系统一个激励信号，输出是系统对激励信号的响应。由激励到响应，需要一

2、个响应时间。一般情况下，输入量本身也在变化。5稳态动态静态--信号不随时间变化准静态--信号变化很缓慢周期瞬态信号随时间变化而变化输入量第二章传感器的一般特性当输入量为稳态时，输出与输入之间的关系就称为传感器的静态特性。当输入量为动态时，输出与输入之间的关系就称为传感器的动态特性。传感器的特性主要指传感器的输出与输入之间的关系。静态特性动态特性6第二章传感器的一般特性研究传感器的特性有两个方面的用途：1.通过传感器的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值。也就是传感器对被测量进行通常测量的过程。2.根据传感器输出的结果和已知输入信号，推断和分析传感器的基本

3、特性。用于传感器的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类传感器和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。以便用理论指导其设计、制造、校准与使用。7一、静态数学模型二、静态特性的主要指标三、获取静态特性的方法2.1传感器的静态特性8传感器的数学模型指传感器的输入输出之间的函数关系传感器的数学模型分为两类（1）静态模型（2）动态模型2.1传感器的静态特性9式中a0——无输入时的输出，即零位输出（误差、偏移）a1——传感器的线性灵敏度；a2、a3、…、an——非线性项的待定常数。各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。在静态条件下，若不考

4、虑迟滞、蠕变及不稳定性等因素，则传感器的输出量y与输入量x的关系可由一代数方程表示，称为传感器的静态数学模型，即2.1传感器的静态特性一、传感器的静态数学模型10传感器静态特性曲线设a0=0，即不考虑零位输出，则静态特性曲线过原点。2.1传感器的静态特性一、传感器的静态数学模型11静态特性曲线是一条直线，传感器的灵敏度为:（a）理想的线性特性2.1传感器的静态特性一、传感器的静态数学模型12不具有对称性，其线性范围较窄。（b）无奇次非线性项2.1传感器的静态特性一、传感器的静态数学模型13特性曲线关于原点对称，在原点附近有较宽的线性区。（c）无偶次非线性项2.1

5、传感器的静态特性一、传感器的静态数学模型14（d）一般情况2.1传感器的静态特性不具有对称性，其线性范围窄。一、传感器的静态数学模型152.1传感器的静态特性（d）一般情况（a）理想的线性特性（b）无奇次非线性项（c）无偶次非线性项一、传感器的静态数学模型162.1传感器的静态特性一、传感器的静态数学模型传感器的差动技术17误差因数就是衡量传感器静态特性的主要技术指标。二、描述静态特性的主要指标2.1传感器的静态特性18传感器冲击与振动外界影响温度供电电磁场误差因素稳定性(零漂)各种干扰稳定性温漂分辨力线性滞后重复性灵敏度输入输出取决于传感器本身，可通过传感器本

6、身的改善来加以抑制，有时也可以对外界条件加以限制。衡量传感器特性的主要技术指标191.线性度2.灵敏度3.迟滞4.重复性5.阈值和分辨力6.稳定性7.漂移8.精度9.静态误差二、描述静态特性的主要指标2.1传感器的静态特性20静态特性曲线可实际测试获得。为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系，可采用硬件和软件的补偿进行线性化处理。复杂在非线性误差不太大的情况下，采用直线拟合的方法线性化。1.线性度2.1传感器的静态特性二、描述静态特性的主要指标21传感器的校准曲线与选定的拟合直线的偏离程度称为传感器的线性度，又称非线性误差。1.线性度在静态条件下，若不考虑迟

7、滞、蠕变及不稳定性等因素，传感器的静态数学模型可表示为现实：实际测试可得静态特性曲线。期望：为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。方法：线性化处理。2.1传感器的静态特性二、描述静态特性的主要指标22在规定条件下，传感器测量曲线（校准曲线）与拟合直线间最大偏差与满量程（FullScale)输出值的百分比称为线性度。1.线性度2.1传感器的静态特性二、描述静态特性的主要指标选择拟合直线的主要出发点：获得最小的非线性误差计算简便使用方便1.线性度2.1传感器的静态特性二、描述静态特性的主要指标241.线性度几种直线拟合的方法2.1传感器的静态特性二、描述静态特

8、性的主要指标25最小二乘