传感器的基本特性.ppt

1.1.6 重复性 重复性：在数值上用正反行程中最大重复差值 计算。即 为重复性 为最大正、反行程重复性偏差。 图1-5 传感器的重复性 (1-11) 传感器的静态特性 1.1.6 重复性 重复性所反映的是测量结果偶然误差的大小，而不表示与真值之间的差别。有时重复性虽然很好，但可能远离真值。 传感器的静态特性 漂移: 是传感器在输入量不变的情况下，由于外界的干扰（例如温度、噪声等），传感器的输出量发生了变化。常用的有零点漂移和温度漂移，一般可通过串联或并联可调电阻来消除。 传感器的静态特性 1.1.7 零点漂移 零点漂移: 传感器无输入（或某一输入值不变）时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值（或原指示值），即为零点漂移（简称零漂）。 零漂= 100％ 为最大零点偏差（或相应偏差）； 为满量程输出。 (1-12) 传感器的静态特性 1.1.8 温漂 温漂表示温度变化时，传感器输出值的偏离程度。一般用温度变化1℃，输出最大偏差与满量程的百分比表示： 温漂= (1-13) 为输出最大偏差； 为温度变化范围； 为满量程输出。 传感器的静态特性 传感器的动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性，传感器所检测的非电量信号大多数是时间的函数。为了使传感器输出信号和输入信号随时间的变化曲线一致或相近，我们要求传感器不仅有良好的静态特性，而且还应具有良好的动态特性。传感器的动态特性是传感器的输出值能够真实地再现变化着的输入量能力的反映。 传感器的动态特性 1.2.1 动态特性的一般数学模型 在研究传感器动态特性时，根据传感器的运动规律，其动态输出和动态输入的关系可用微分方程式来描述。对于任何一个线性系统，都可以用常系数线性微分方程式（1-14）表示： 传感器的动态特性 （1-14） 1.2.1 动态特性的一般数学模型 Y(t)为输出量；X（t）为输入量；t为时间； 及 均为常数。 只要对式（1-14）的微分方程求解，便可得到动态响应及动态性能指标。 绝大多数传感器输出与输入的关系均可用零阶、一阶或二阶微分方程来描述。 传感器的动态特性 在（1-14）式表示的微分方程中， 1.2.1 动态特性的一般数学模型 对照式（1-14），零阶传感器的系数只有 ，于是微分方程为 （1-15） 或 （1-16） K为静态灵敏度。 1.零阶传感器的数学模型 1.2.1 动态特性的一般数学模型 1.零阶传感器的数学模型 零阶系统具有理想的动态特性，无论被测量x(t)如何随时间变化，零阶系统的输出都不会失真，其输出在时间上也无任何滞后， 所以零阶系统又称为比例系统。 在工程应用中，电位器式的电阻传感器、变面积式的电容传感器及利用静态式压力传感器测量液位均可看作零阶系统。 1.2.1 动态特性的一般数学模型 2.一阶传感器的数学模型 对照式（1-14），一阶传感器的微分方程系数除 外，其他系数均为零，因此可写为 用算子D表示d/dt，则式（1-17）可写为 （1-17） （1-18） 为静态灵敏度， 为时间常数 1.2.1 动态特性的一般数学模型 3.二阶传感器的数学模型 对照式（1-14），二阶传感器的微分方程系数除 和 外，其他系数均为零，可写为 （1-19） ； 1.2.1 动态特性的一般数学模型 3.二阶传感器的数学模型 用算子D表示d/dt，则式（1-19）可写为 为静态灵敏度， ； 为单元阻尼系统固有频率 为阻尼比 传递函数：在零状态下线性非时变系统中输出信号与输入信号的拉普拉斯变换之比。 1.2.2 传递函数 传递函数：用 代替拉普拉斯变换表达式中的s可得： 1.2.2 传递函数 幅频特性 ： 幅度与频率 变化的曲线； 相频特性 ： 相位随频率 变化的曲线。 传感器的静态特性：在静态信号作用下，输入量与输出量之间的关系。 理想要求为线性 传感器的动态特性：指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。 体现传感器的输出值能够真实再现变化着的输入量的能力 总结 线性度：是指传感器的输入和输出成线性关系的程度。 灵敏度：到达稳定工作状态时输出变化量与引起该变化的输入变化量之比。 分辨率：是指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力。或定义为区分两个相邻量的能力。 总结 精度：表示传感器在规定条件下允许的最大引用误差相对于传感器满量程输出的百分比。