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二阶传感器的单位阶跃响应曲线。 一般传感器都设计成欠阻尼式的，阻尼比ζ一般取在0.6~0.8之间。 1.4.2 传感器的动态特性 越高，传感器 响应越快 影响超调量和振荡次数 瞬态响应特性指标 二阶传感器阶跃响应的典型性能指标可由图1.4.7表示， 上升时间 响应时间 峰值时间 超调量 1.4.2 传感器的动态特性 2. 频率响应特性 频率响应特性：传感器对不同频率成分的正弦输入信号的响应特性 （1）零阶传感器的频率特性 （2）一阶传感器的频率特性 （3） 二阶传感器的频率特性 （4）频率响应特性指标 1.4.2 传感器的动态特性 零阶传感器的频率特性 零阶传感器的传递函数为 频率特性为 零阶传感器的输出和输入成正比，并且与信号频率无关。 无幅值和相位失真问题，具有理想的动态特性。 电位器式传感器 在实际应用中，许多高阶系统在变化缓慢、频率不高时， 都可以近似的当作零阶系统来处理。 1.4.2 传感器的动态特性 一阶传感器的频率特性 将一阶传感器的传递函数中的s用jω代替， 频率特性表达式 幅频特性 相频特性 1.4.2 传感器的动态特性 (a) 幅频特性 (b) 相频特性 1.4.8 一阶传感器的频率特性 时间常数τ越小，频率响应特性越好。 当ωτ 1时，A (ω)≈1，Φ (ω)≈ωτ， 表明传感器输出与输入为线性关系，相位差与频率ω成线性关系， 输出 y ( t ) 比较真实地反映输入x ( t ) 的变化规律。 减小τ可以改善传感器的频率特性。 1.4.2 传感器的动态特性 二阶传感器的频率特性 二阶传感器的频率特性表达式、幅频特性、相频特性分别为 1.4.2 传感器的动态特性 图 1.4.9 二阶传感器的频率特性 阻尼比1， 传感器的输出再现输入的波形。 传感器的一般特性小结 * 1.4 传感器的一般特性 * 传感器与检测技术 防灾科技学院防灾仪器系 主讲教师: 姚振静 第一章 绪论 主要内容 1.1 自动检测技术概述 1.2 传感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准 1.4 传感器的一般特性 传感器：非电量的变化不失真地变换成相应的电量，取决于传感器的基本特性（输出-输入特性），它是与其内部结构参数有关的外部特性。 传感器所测量的非电量分为：静态量和动态量两类。 静态量指不随时间变化的信号或变化极其缓慢的信号（准静态）。 动态量是指周期信号、瞬变信号或随机信号。 1.4 传感器的一般特性 1.4.1 传感器的静态特性 1.4.2 传感器的动态特性 1.4.1 传感器的静态特性 传感器的静态特性是指输入被测量不随时间变化，或随时间变化很缓慢时，传感器的输出与输入的关系。 1.4 传感器的一般特性 输 出 量 零点输出 传感器灵敏度 输 入 量 非线性项的待定常数 1.4.1 传感器的静态特性 一、线性度 二、灵敏度 三、迟滞 四、重复性五、精度 六、零点漂移 七、温度漂移 1.4 传感器的一般特性 1、线性度 输 出 量 零点输出 传感器灵敏度 输 入 量 非线性项的待定常数 传感器的输出-输入特性表示： 传感器的线性度是指传感器的 输出与输入之间的线性程度。 1.4.1 传感器的静态特性 传感器非线性特性的线性化： 切线或割线近似代表曲线的一段 非线性项的方次不高，输入量变化范围不大条件 拟合直线 x y ΔLmax xm YFS 1.4.1 传感器的静态特性 最大非线性误差 满量程输出 传感器的非线性误差：实际特性曲线与拟合直线间的偏差。 评价非线性误差（或线性度）指标： 1.4.1 传感器的静态特性 y x ΔLmax xm YFS 直线拟合线性化 出发点：获得最小的非线性误差 拟合方法： ①理论拟合； ②过零旋转拟合； ③端点连线拟合； ④端点平移拟合； ⑤最小二乘拟合； 1.4.1 传感器的静态特性 ①理论拟合 拟合直线为传感器的理论特性，方法十分简单，但一般说 较大。 y x ΔLmax xm YFS 1.4.1 传感器的静态特性 ②过零旋转拟合 曲线过零的传感器。拟合时，使 x y ΔL2 ΔL1 YFS xm 1.4.1 传感器的静态特性 ③端点连线拟合 把输出曲线两端点的连线作为拟合直线 x y ΔLmax xm YFS 1.4.1 传感器的静态特性 ④端点平移拟合 在端点连线拟合基础上使直线平移，移动距离为原先的一半 y x ΔLmax ΔL1 YFS xm 1.4.1 传感器的静态特性 x y ΔLmax xm YF