传感器参数总结ppt课件.ppt

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1、传感器件的基本特性参数1传感器的基本特性在生产过程和科学实验中,要对各种各样的参数进行检测和控制,就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量,这取决于传感器的基本特性,即输出—输入特性。如果把传感器看作二端口网络,即有两个输入端和两个输出端,那么传感器的输出-输入特性是与其内部结构参数有关的外部特性。传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来描述。2一、传感器的静态特性传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出输入关系。只考虑传感器的静态特性时,输入量与输出量之间的关系式中不含有时间

2、变量。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度,迟滞和重复性等。3静态特性被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。当被测量是一个不随时间变化或随时间缓慢变化的恒定信号时，传感器输入量与输出量之间在数值上一般具有一定的对应关系，关系式中不含有时间变量。通常可用如下的多项式表示：a0－输入量x为零时的输出量；a2,…,an－非线性项系数各项系数决定了特性曲线的具体形式。4理想情况仅含有一次项，希望表达式仅含奇次项，偶次项和零次项消除。传感器在结构上采用差动式结构可实现。1.线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输

3、入之间数量关系的线性程度。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。从传感器的性能看,希望具有线性关系,即具有理想的输出输入关系。但实际遇到的传感器大多为非线性,,传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示：y=a0+a1x+a2x2+…+anxn(1-1)式中:a0——输入量x为零时的输出量;a2,…,an——非线性项系数。6(a)理论拟合；(b)过零旋转拟合；(c)端点连线拟合；(d)端点平移拟合7用最小二乘法求传感器线性度设有一组测量值（X1，Y1）、（X2，Y2）、…..、（Xn，Yn）设：拟合直线方

4、程为：y=kx+b两直线的偏差为：使均方差最小，即：令一阶偏导数为零：8解方程得两个未知量b、k的表达式如下：最后求出传感器的线性度表达式：Y=b+kx将b、k值代入直线方程Y=b+kx，并求出92．灵敏度、精确度、精密度灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值,即S=Δy/Δx对于线性传感器,它的灵敏度就是它的静态特性的斜率,即S=Δy/Δx为常数,而非线性传感器的灵敏度为一变量,用S=dy/dx表示。精确度是表征某种测量仪器给出接近于被测量真值的能力。精密度是表征相同的规

5、定条件下，测量仪器重复测量同一个量时给出相同读数的能力。即重复性10113.迟滞传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象称为迟滞,如图1-2所示。也就是说,对于同一大小的输入信号,传感器的正反行程输出信号大小不相等。产生这种现象的主要原因是由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械零部件的缺陷所造成的,例如弹性敏感元件的弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、紧固件松动等。迟滞大小通常由实验确定。迟滞误差γH可由下式计算:式中:ΔHmax——正反行程输出值间的最大差值。12图

6、1-2迟滞特性例：一电子秤增加砝码10g——50g——100g——200g电桥输出0.5mv---2mv---4mv---10mv减砝码输出1mv---5mv---8mv---10mv134.分辨力分辨力:输入改变Δx时,输出变化Δy,Δx变小,Δy也变小。但是一般来说,Δx小到某种程度,输出就不再变化了,这时的Δx叫做分辨力。阈值——输入小到某种程度输出不再变化的X值；门槛灵敏度——指输入零点附近的分辨能力。存在分辨力的原因有两个。一个是输入的变化量通过传感器内部被吸收,因而反映不到输出端上去。典型的例子是螺

7、丝或齿轮的松动。14螺丝和螺帽,齿条和齿轮之间多少都有空隙,如果Δx相当于这个空隙的话,那么Δx是无法传递出去的。又例如,装有轴承的旋转轴,如果不加上能克服轴与轴之间摩擦的力矩的话,轴是不会旋转的。第二个原因是传感器输出存在噪声。如果传感器的输出值比噪声电平小,就无法把有用信号和噪声分开。如果不加上最起码的输入值（这个输入值所产生的输出值与噪音的电平大小相当）是得不到有用的输出值的阈值。155.重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度,如图1-3所示。重复性误差属

8、于随机误差,常用标准偏差表示,也可用正反行程中的最大偏差表示极差法Bessel公式16图1-3重复性176漂移输入量不变时，传感器输出量随着时间变化的现象。产生原因：传感器自身结构参数发生变化；内部温度变化等）。187.温度漂移温度零点漂移、温度灵敏度漂移19[示例1]由压力测量系统的静态实验标定数据求取静态特性基本参数与质量指标某压力测量系统的标称量程为2.5×105Pa，在满量程范