传感器的基本特性课件.pptVIP

* * * Accelerometer：加速表 Oxygen Sensor：空气（氧）传感器 Airflow Sensor: 气流传感器 * * Strain gauge：变形计量器 应变传感器 * Strain gauge：变形计量器 应变传感器 * Strain gauge：变形计量器 应变传感器 * Strain gauge：变形计量器 应变传感器 产生这种现象的主要原因是由于传感器敏感元件材料的 物理性质和机械部件的缺陷所造成的，例如弹性敏感元件弹 性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、紧固件松动等。 迟滞误差又称为回差或变差。 传感器在全量程范围内最大的迟滞差值ΔHmax与满量 程输出值YFS之比称为迟滞误差，用δH表示，即 （2 - 8） * 5．稳定性（steadiness） 不稳定性是指作用在传感器的输入不变时，输出随时 间的变化。不稳定性的同义词是传感器的漂移。 产生漂移的原因有两方面：一是传感器自身结构参数 的变化。如传感元件的特性随着时间的流逝而发生变化， 产生一种叫作经时变化的现象，即使是长期放置不用的传 感器也会产生经时变化现象。 在传感器输入端加进同样大小的输入时，最理想的 情况是不管什么时候输出值的大小保持不变。 * 二是外界工作环境参数（如温度、湿度等）的变化对 响应的影响。最常见的漂移问题是温漂，即由于外界工作 温度的变化而引起的输出的变化。例如溅射薄膜压力传感 器的温漂为0.01%（h · ℃），即当温度变化1℃时，传感 器的输出每小时要变化0.01%。随着温度的变化，传感器 的灵敏度和零位也会发生漂移，并相应地称之为灵敏度漂 移和零点漂移。 有时在接通电源的前后传感器的工作会不稳定，因而有 较大漂移。这时传感器内部发热尚未达到正常值，因而工作 点变动。这样的漂移是暂时的，最终自行消失，达到正常状 态所需时间叫作升温时间。因此，在接通电源后在升温时间 内最好避免使用传感器。 * 6. 重复性 ( repeatability )  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，见图。重复性误差属于 随机误差，常用标准差σ计算，也可用正反行程中最大重复差 值ΔRmax计算，即 或 * 7. 环境特性 在保持周围环境绝对不变的条件下使用传感器是不现 实的。大多数情况是要求传感器在极其苛刻的环境条件下 都能正常使用，并在此前提下进行设计。在影响传感器特 性的环境因素中，最普遍又最重要的因素是温度的影响。 环境因素对传感器的影响除温度外还有气压、湿度、 振动、电源电压和频率等。 随着气压的变化引起传感元件或容器的体积变化， 因而其特性也跟着变化。 * 湿度变化对光学传感器或电容传感器的影响尤为明显， 这是因为湿度变化会使光学传感器改变折射率，使电 容传感器改变介电常数。 电源电压波动会引起灵敏度和输出漂移。虽然通过反 馈回路可以减少放大器增益的变化，但是由于电桥电 路的不平衡电压与电源电压成正比，所以电源电压的 波动会直接使不平衡电压产生变化。 电源频率的变化除了对利用交流磁场的传感器有所影 响外，对其他传感器影响不大。 * 传感器的动态特性是指：输入量随时间变化时，输 出与输入的关系。对任何传感器只要输入量是时间的函 数，其输出量也将是时间的函数，此关系要用动态特性 来说明。 第二节 传感器动态特性 传感器不但要精确测量信号幅值大小，且需能测出 信号变化过程的波形，即传感器能迅速响应信号幅值变 化和无失真再现被测信号随时间变化的波形。 * 为了说明传感器的动态特性，下面简要介绍 动态测温的问题。当被测温度随时间变化或传感 器突然插入被测介质中，以及传感器以扫描方式 测量某温度场的温度分布等情况时，都存在动态 测温问题。 * 动态测温 例如：把一支热电偶从温度为t0℃环境中迅速插入一个温度 为t1℃的恒温水槽中（插入时间忽略不计），这时热电偶测 量的介质温度从t0突然上升到t1，而热电偶反映出来的温度从 t0℃变化到 t1℃需要经历一段时间，即有一段过渡过程，如 下图所示。热电偶反映出来的温度与其介质温度的差值就称 为动态误差。 * 为分析传感器的动态特性，须建立数学模型，用 数学中的逻辑推理和运算方法来研究系统的动态响应。 实际测量中，输入信号随时间的变化形式多种多 样，无法统一研究，所以通常只分析传感器在标准输 入