2.传感器的基本特性.ppt

误差的表示方法 绝对误差：ΔX=A-A0, A0：表示约定真值 相对误差 实际相对误差： ΔX/A×100% ΔX：绝对误差；A：被测量的约定值 满度相对误差： ΔX/Xm×100% ΔX：绝对误差；Xm：仪器满度值 ΔX取最大值时的满度相对误差常用于表示 仪表的精度等级 误差的分类 按误差性质分类 系统误差 随机误差 粗大误差 按被测量与时间的关系 静态误差 动态误差 按使用角度 基本误差 附加误差 在相同条件下重复测量同一个物理量时，其误差的绝对值和符号保持恒定；或者在条件改变时，按某一个确定规律变化的误差 在相同条件下重复测量同一个物理量时，在已经消除引起系统误差的因素之后，测量结果仍有误差，其变化是无规律的随机变化 在测量时由于测量者的疏忽大意或者环境的突然变化造成。一般比较大，且无规律 被测量不随时间变化时测得的测量误差 在被测量随时间变化的过程中进行测量所产生的误差 测量系统在规定的标准条件下所具有的误差 测量系统使用条件偏离额定条件时出现的误差 传感器的误差分析 设传感器的输入为x，输出为y。理想情况 y=kx k为灵敏度 实际输出： η表示噪声 q,t表示对k带来影响的环境条件量的变化部分和时间量的 变化部分 满足无误差测量两条件的输出部分 环境条件变化、经时变化和输入变化使输出发生变化的部分 噪声 传感器的误差 传感器的误差 与输入有关的部分： 1.温度 2.测量条件：气压、湿度、振动和电源电压波动 3.时间 与输入无关的部分： 传感器内部各元件所产生的噪声组合以及外部混入的噪声。 越靠近输入端的元件所产生的噪声在输出端产生的变化越大 稳态误差和瞬态误差 传感器在测量动态 变化信号中的误差 稳态误差 瞬态误差 稳态误差 对频率为ω输入信号的输出值 对频率为零输入信号的输出值 由于频率不同而产生的不同的输出差，即信号频率不同而产生的误差 与输入无关而仅在输出端出现的噪音 瞬态误差与待测信号的阶跃变化和待测信号 的各阶导数引起的阶跃变化有关，是呈指数 规律衰减的正弦振荡 稳态误差和瞬态误差 瞬态误差与待测信号的阶跃变化和待测信号 的各阶导数引起的阶跃变化有关，是呈指数 规律衰减的正弦振荡 小结 传感器的静态特性 掌握静态特性方程 掌握静态特性指标 传感器的动态特性 何谓稳态响应与动态响应 何谓时域分析与频域分析 掌握分析一阶传感器动态特性的方法 了解传感器的误差 习题：1、2 灵敏度与输入量有关 在非线性误差恒定的情况下，灵敏度越大，测量范围越小 灵敏度存在界限 * * 输入信号从某一个稳定状态到另外一个稳定状态时输出信号也跟着变化。输出信号到达新的稳定状态以前的响应特性叫做瞬态响应，当时间趋于无穷大时传感器的输出状态叫做稳态响应。 * 一阶传感器的幅频特性类似于低通滤波器，在低频段，输出能够正确跟踪输入。在高频段，输出幅值随频率增加而趋于零，输出量相角也趋于90°。如果输入信号中包含高次谐波，那么其中的低频分量在输出段可以得到精确复现，而高频分量的幅值则要减小，还会产生相移。 * 复习 第一章 主要内容 1.1 医用传感器的定义和组成 1.2 医用传感器的用途与分类 1.4 医用传感器的特性与要求 * 第二章 传感器的基本特性 2.1 传感器的静态特性 2.2 传感器的动态特性 2.3 传感器动态特性分析——一阶传感器 2.4 传感器的误差 第一节 传感器的静态特性 传感器转换信息的能力和性质。通常用输入和输出的关系来表示 根据输入量的性质可以将传感器的特性分为静态特性和动态特性 第一节 传感器的静态特性 当被测信息处于稳定状态时，若输入量维持不变或发生较为缓慢的变化，则输入量与输出量之间的关系。 通常由传感器的物理、化学和生物的性质来决定 传感器理想的静态特性曲线为一条过原点的直线 Y = a1X a1：传感器的灵敏度 第一节 传感器的静态特性 没有蠕变和迟滞效应传感器，其静态特性的数学表达式为： a0：传感器的零偏 a1：传感器的灵敏度 a2、a3、…an：传感器的非线性项系数 第一节 传感器的静态特性 仅包含偶次项非线性因素 仅包含奇次项非线性因素 第一节 传感器的静态特性 第一节 传感器的静态特性 Dynamic Range 测量范围 Sensitivity 灵敏度 Linearity 线性度 Hysteresis 迟滞 Repeatability 稳定性 1. 测量范围（Dynamic Range） 可以由传感器转换为有效电信号的输入物理信号的范围。在该范围之外的物理信号通过传感器后将会产生较大的误差 1.传感元件测量范围有限制 2.变换电路工作范围有限制 2. 灵敏度（Sensitivity） 传感器达到稳定状