传感器技术基础教学

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1、第一章传感器技术基础传感器的特性与指标1.2第1章传感器技术基础传感器的一般数学模型4.14.2改善传感器性能的技术途径4.3传感器的标定与校准4.4第1章传感器技术基础传感器的数学模型是指传感器的输入输出关系传感器的静态模型：y=a0+a1x+a2x2+…….+anxn线性模型：y=a0+a1x或y=ax动态模型微分方程传递函数第一节传感器的一般数学模型第1章传感器技术基础传感器的静态特性静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。

2、其中误差因数就是衡量传感器静态特性的主要技术指标线性度：Linearity理论直线法y=ax第二节传感器的特性与指标第1章传感器技术基础端点线法最佳直线法最小二乘法回差（滞后、迟滞）Hysteresis请注意回差与线性度的区别重复性Repeatability重复性反映传感器的重复精度，用统计特性表示第1章传感器技术基础灵敏度Sensitivity分辨力（分辨率）Resolution意义：在规定测量范围内能测出的输入量的最小值表示：注意分辨力与精度和灵敏度不同阈值Threshold意义从输出看能测出的输入量最小

3、变化值，实际上是零位附近的分辨力第1章传感器技术基础稳定性和温度稳定性Stability意义：又称长期稳定性表示：用输出值与起始标定之间的差异来表示，也常用有效期来表示漂移Drifting意义：传感器不因输入的原因而发生的变化零点漂移：时漂、温漂灵敏度漂移第1章传感器技术基础静态误差[精度]Precision是评价传感器的综合性能指标意义：传感器在满量程内任一点上与理论值的最大偏差一定置信概率下的极限偏差第1章传感器技术基础传感器的动态特性对数幅频特性将各种频率不同而幅值相等的正弦信号输入传感器，其它输出正弦

4、信号的幅值、相位与输入信号频率之间的关系零阶环节（比例环节、无惯性环节）一阶环节（惯性环节）二阶环节第1章传感器技术基础基本参数指标环境参数指标可靠性指标其他指标量程指标：量程范围、过载能力等灵敏度指标：灵敏度、满量程输出、分辨力、输入输出阻抗等精度方面的指标：精度(误差)、重复性、线性、回差、灵敏度误差、阈值、稳定性、漂移、静态总误差等动态性能指标：固有频率、阻尼系数、频响范围、频率特性、时间常数、上升时间、响应时间、过冲量、衰减率、稳态误差、临界速度、临界频率等温度指标：工作温度范围、温度误差、温度漂移

5、、灵敏度温度系数、热滞后等抗冲振指标：各向冲振容许频率、振幅值、加速度、冲振引起的误差等其他环境参数：抗潮湿、抗介质腐蚀、抗电磁场干扰能力等工作寿命、平均无故障时间、保险期、疲劳性能、绝缘电阻、耐压、反抗飞弧性能等使用方面：供电方式(直流、交流、频率、波形等)、电压幅度与稳定度、功耗、各项分布参数等结构方面：外形尺寸、重量、外壳、材质、结构特点等安装连接方面：安装方式、馈线、电缆等第1章传感器技术基础传感器的误差来源内部原因：感器内部产生的噪声包括敏感元件，转换元件和转换电路元件等产生的噪声以及电源产生的噪声

6、。例如光电真空管放射不规则电子，半导体载流子扩散等产生的噪声。降低元件的温度可减小热噪声，对电源变压器采用静电屏蔽可减小交流脉动噪声等。第三节改善传感器性能的技术途径第1章传感器技术基础外部原因从外部混入传感器的躁动哼，按其产生原因可分为机械噪声（如振动，冲击）、音响噪声、热噪声（如因热辐射使元件相对位移或性能变化）、电磁噪声和化学噪声等。对振动等机械噪声可采用防振台或将传感器固定在质量很大的基础台上加以抑制；而消除音响噪声的有效办法是把传感器用隔音器材围上或放在真空容器里；消除电磁噪声的有效办法是屏蔽和接地

7、或使传感器远离电源线，或使输出线屏蔽，输出线绞拧在一起等。第1章传感器技术基础改善传感器的技术途径Ⅰ.结构、材料与参数的合理选择Ⅱ.差动技术Ⅲ.平均技术Ⅳ.稳定性处理Ⅴ.屏蔽、隔离与干扰抑制Ⅶ.零示法、微差法与闭环技术Ⅷ.补偿与校正Ⅸ.集成化、智能化与信息融合第1章传感器技术基础任何一种传感器在装配完后都必须按设计指标进行全面严格的性能鉴定。使用一段时间后（中国计量法规定一般为一年）或经过修理，也必须对主要技术指标进行校准试验，以便确保传感器的各项性能指标达到要求。传感器标定就是利用精度高一级的标准器具对传

8、感器进行定度的过程，从而确立器输出量和输入量之间的对应关系。同时也确定不同使用条件下的误差关系。根据系统的用途输入可以是静态的也可以是动态的。因此传感器的标定有静态和动态标定二种。第四节传感器的标定与校准第1章传感器技术基础静态标定传感器的动态标定用于确定传感器的动态性能，如固有频率和频响范围等、动态灵敏度等。传感器进行动态标定时，需有一标准信号对它激励，常用的标准信号有二类：一是周期函数，如正弦波