传感器技术-项目化教学-1解读.ppt

* 传感器的输入量可分为静态量和动态量两类。静态量指稳定状态的信号或变化极其缓慢的信号（准静态）。动态量通常指周期信号、瞬变信号或随机信号。无论对动态量或静态量，传感器输出电量都应当不失真地复现输入量的变化。这主要取决于传感器的静态特性和动态特性。 2 传感器的一般特性 * 2.1 传感器的静态特性 传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为静态特性。 通常，要求传感器在静态情况下的输出—输入关系保持线性。实际上，其输出量和输入量之间的关系（不考虑迟滞及蠕变效应）可由下列方程式确定。 （2-1-1） 2 传感器的一般特性 * 式中 —输出量； —输入量； —零位输出； —传感器的灵敏度，常用K表示； —非线性项待定常数。 由(2-1-1)式可见，如果 ，表示静态特性通过原点。此时静态特性是由线性项（ ）和非线性项 叠加而成，一般可分为以下4种典型情况。 2 传感器的一般特性 * (1)理想线性 〔图1-1(a)〕 (2-1-2) (2)具有X奇次阶项的非线性 〔图1-1(b)〕 (2-1-3) (3)具有X偶次阶项的非线性 〔图1-1(c)〕 (2-1-4) (4)具有X奇、偶次阶项的非线性 〔图1-1(d)〕 (2-1-5) 图2-1-1 传感器的4种典型静态特征 2 传感器的一般特性 * 传感器的静态特性是在静态标准条件下测定的。在标准工作状态下，利用一定精度等级的校准设备，对传感器进行往复循环测试，即可得到输出—输入数据。将这些数据列成表格，再画出各被测量值(正行程和反行程)对应输出平均值的连线，即为传感器的静态校准曲线。 传感器静态特性的主要指标有以下几点。 2 传感器的一般特性 * 图2-1-2 传感器的线性度 (1) 线性度(非线性误差) 在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程(F·S)输出值的百分比称为线性度(见图2-1-6)。 用 代表线性度，则 (2-1-6) 式中 —校准曲线与拟合直线间 的最大偏差； —传感器满量程输出， 。 2 传感器的一般特性 * 由此可知，非线性误差是以一定的拟合直线或理想直线为基准直线算出来的。因而，基准直线不同，所得线性度也不同，见图2-1-3。 图2-1-3 基准直线的不同拟合方法 2 传感器的一般特性 * 应当指出，对同一传感器，在相同条件下进行校准试验时得出的非线性误差不会完全一样。因而不能笼统地说线性度或非线性误差，必须同时说明所依据的基准直线。目前国内外关于拟合直线的计算方法不尽相同，下面仅介绍两种常用的拟合基准直线方法。 2 传感器的一般特性 * 1)端基法 把传感器校准数据的零点输出平均值 和满量程输出平均值 连成的直线 作为传感器特性的拟合直线(见图2-1-4)。其方程式为 (2-1-7) 式中 Y—输出量； X—输入量； a0—Y轴上截距； K—直线a0b0的斜率。 图2-1-4 端基线性度拟合直线 2 传感器的一般特性 * 由此得到端基法拟合直线方程，按(2-1-6)式可算出端基线性度。这种拟合方法简单直观，但是未考虑所有校准点数据的分布，拟合精度较低，一般用在特性曲线非线性度较小的情况。 2 传感器的一般特性