传感器的一般特性

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1、第三章传感器的一般特性引言3-1传感器的静态特性3-2传感器的动态特性3-3传感器的动态特性分析3-4传感器在典型输入下的动态响应3-5传感器的无失真测试条件本章小结7/14/20211引言基本特性——输出-输入关系特性稳态动态静态--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静态特性动态特性对于输入不同，传感器表现出的特性不同一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和动态特性才能完成信号无失真的转换7/14/20212传感器的特性包括有：1.关于输入量的特性被测物理量量程或测量范围过载能力2.响应特性1）静态响应特性精度、重复性、线性度、迟滞回差、灵敏度、分辨率

2、、阀值、稳定性（零点漂移、灵敏度漂移、标定的有效期）2）动态响应特性频率响应特性（幅频特性和相频特性）阶跃响应特性（时间常数、上升时间，过冲量、固有频率和阻尼比等）7/14/202133.对仪器和环境的要求输入特性、输出特性、对环境的要求、安装的考虑、其他（电源、附件、重量、尺寸等）4.可靠性和易行性标定和测试的方便性、失灵的保险和识别能力、寿命、时间稳定性5.供应方面的特性供应的及时性及充足性、使用时所需要的改装或改进、出厂标定数据是否适用、价格、可供借鉴的使用经验6.其它如绝缘电阻、横向灵敏度等一些特定的要求7/14/20214一、对测试装置的基本要求1.能正确地感知并检测被测量；希

3、望输入与输出一一对应，即单值的、线性的2.安装测试装置不应扰乱被测量；3.所选的仪器之间应能满足匹配的要求（阻抗匹配）；4.测试系统应与测试要求的精度相符合；精度---用允许误差表示测试系统的总误差=（1/31/5）测试要求允许误差5.所选的仪器之间应能满足测量环境条件的要求。7/14/20215二、应具体考虑的因素（一）、测试装置的技术性能指标精度——测试系统的精度表征了给出值与被测值相符合的程度精密度精密度表征测量仪器的随机误差接近于零的程度，即在同样条件下，给出相同示值的能力—用误差限表示7/14/20216分辨力和分辨率分辨力——仪器可能检测到输入信号最小变化的能力分辨率——

4、分辨力的相对值表示——测量上限的百分数表示测量范围——仪器能正常工作的范围静态测量仪器——幅值范围动态测量仪器——幅值范围、频率范围示值稳定性——在恒定输入条件下仪器的示值保持不变的能力零漂——恒温条件下，仪器开机一段时间仪器零点的变化情况。热漂——仪器在正常允许的使用温度范围内，示值随外界温度的变化而变化的值。7/14/20217（二）、测试装置的经济指标不应盲目的采用超过测试目的所要求精度的仪器；当测试系统有许多环节组成时，该系统各环节的精度应是同一等级的。7/14/20218（三）、测试装置的使用条件温度、湿度、振动、辐射、磁场、放射性、介质7/14/20219§3-1传感器的静态

5、特性静态特性——当传感器输入、输出不随时间而变化时，其输出-输入特性。静态方程S斜率7/14/202110灵敏度非线性度回程误差重复性传感器静态特性表征的重要指标：7/14/202111一、灵敏度灵敏度——传感器输出量的变化和输入量的变化之比。x系统yx+x系统y+y绝对灵敏度输入、输出同量纲时，S称为放大倍数线性的非线性的7/14/202112一般希望测试系统的灵敏度高，且在满量程范围内是恒定的。这是因为：（1）因为S较大，同样的输入可有较大的输出；但是，并不是灵敏度越高越好，而应合理选择；（2）S不能太大，因为S，测量范围，同时稳定性差，难以读数。7/14

6、/202113二、非线性度非线性度是测量装置的输出和输入是否保持理想比例关系的一种度量。7/14/202114非线性度测量系统的标定曲线对理论拟合直线的最大偏差与满量程之比Bmax定度曲线与拟合直线的最大偏差A输出满量程7/14/202115工作直线：在标定过程中，我们由小到大再由大到小给予与传感器各种输入值，同时记录传感器的输出值，这样就得到一系列以输入值为自变量输出值为因变量的数据点。它们反映了输入与输出之间的函数关系，称为实际工作曲线，然后用某种方法作一条似合直线法逼近这些数据点。这条拟合直线即为工作直线线性化：做出工作直线的过程。线性化方法:端点线性，独立线性，最小二

7、乘线性7/14/202116l端点指与量程的上下极限值对应的标定数据点方法：将两端点连接起来的直线作为工作直线7/14/202117方法:作两条与端点直线平行的直线,使之恰好包围所有的标定点,然后在这一平行线之间作一条正负等距离的直线,并使实际输出特性相对于所选拟合直线的最大偏差等于最大负偏差.7/14/202118方法:找一条直线使各实际标定点与该直线的垂直偏差(即输出量的偏差)的平方和最小,这条直线就叫最小二乘直线,设其为：y=