第1章信号复习.ppt

《传感器技术及应用》课程 复习提纲 考试时间：7月3日 下午14:00~16:00 课程的综合成绩评定依据： 1、课程考试：75% 2、平时成绩：25% 该课程实验单独开出，成绩由教师单独给出。 Ａ卷、Ｂ卷： 　　题型一致，难度相当，不能雷同。 考试题型： 一、填空题(12空，每空1分，共12分) 二、判断题(10题，每题1分，共10分) 三、单项选择题(10题，每题1.0分，10分) 四、多项选择题(10题，每题1.5分，15分) 五、简答题(4题，每题6分，24分) 六、分析、计算题(2~3题，29分) 1.1.1 检测技术 *检测技术是以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的一门应用技术学科。 1.1 传感和检测技术的概念 传感器 测量电路 记录仪 指示仪 数据处 理仪器 电源 图1.1　检测系统组成框图 被测量 1.1.2 自动检测系统 1.2 传感器概述 1.2.1 传感器（Transducer/Sensor）定义 国标GB7665-87中定义：传感器是“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置”。 1.2.2 传感器构成 转换元件 信号调理电路 辅助电源电路 图1. 2　传感器组成框图 被测信息 敏感元件 输出信息 1.2.3 传感器分类 按构成原理分类：结构型与物性型*－能将学习过的主要传感器类型分类 提高、改善传感器的技术性能技术途径包括： 1、差动技术（或差分结构） 2、平均技术：减少误差，提高灵敏度。 3、补偿与修正技术： 4、干扰抑制： 5、稳定性处理： 1.2.4 传感技术发展趋势 1.3 传感器的基本特性 传感器的输出-输入关系特性是传感器的基本特性，从误差角度去分析输出－输入特性是测量技术所要研究的主要内容之一。输出－输入特性虽是传感器的外部特性，但与其内部参数有密切关系。 *传感器特性分为静态特性和动态特性。 衡量传感器的特性又有静态性能指标和动态性能指标。 1.3.1　静态特性 传感器在稳态信号作用下，其输出-输入的关系称为静态特性。衡量传感器静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、重复性、迟滞、零点漂移和温度漂移等技术指标。 1. 线性度 指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线（定度曲线）偏离拟合直线的程度。又称为非线性误差。用下式表示： ?Lmax—输出量和输入量实际曲线与拟合直线之间的最大 偏差； YFS—输出满量程值。 图1.4 输出－输入特性的非线性 YFS y y y YFS YFS xm xm xm x x x ΔLmax ΔLmax ΔLmax （1.1） 2. 灵敏度 　　传感器的灵敏度是指稳态时，输出增量Δy与输入增量Δx的比值，即： Sn= Δy/ Δx （1.6） 　　　对于线性传感器，其灵敏度就是静态特性的斜率，如图1.5（a）所示，即： 　　　而非线性传感器的灵敏度随输入量的改变而变化，如图1.5（b）所示，即用dy/dx表示传感器在某一工作点的灵敏度。 4. 迟滞（回程误差、回差滞环） 迟滞特性能表明传感器在正向（输入量增大）行程和反向（输入量减小）行程期间，输出－输入特性曲线不重合程度，如图1.7所示。 YFS y x XFS ?Hmax 图1.7　迟滞现象 0 （1.11） 幅频特性为： 相频特性为： Ф（ω）＝-arctan（ωτ） 2 1 k ) ( ） ＋（ wt w = A 可以看出：时间常数τ越小，频率响应特性越好。 1.3.2 动态特性 一阶传感器的动态特性 y（t） ωnt ξ＝1为临界阻尼，响应时间最短； ξ1为过阻尼，无超调也无振荡，但反应迟钝，动作缓慢，达到稳态所需的时间较长； ? ξ1为欠阻尼，衰减振荡，达到稳态所需的时间随着ξ减少而加长。 ?? ξ＝0，零阻尼，超调量为100％，产生等幅振荡，达不到稳态。 实际设计和使用中，阻尼比取ξ＝0.6~0.8。 当单位阶跃信号输入二阶系统时，其输出响应如右图所示。可知：传感器的响应在很大程度上取决于阻尼比ξ和固有频率ω0。 二阶传感器的动态特性 （3）二阶传感器瞬态响应特性指标（图1.12） 1）超调量σp 最大超调量就是响应曲线偏离阶跃曲线的最大值，最大超调量能说明传感器的相对稳定性。 2）延滞时间td：td是阶跃响应达到稳态值50％所需要的时间。 3）上升时间tr