传感器技术基础通用课件重点.pptVIP

复习绪论1、现代信息技术的三大基础2、传感器的定义、组成及分类(重点)3、传感器的发展趋势2023/9/11星期一1

第一章传感器技术基础2023/9/11星期一2

第一节传感器的一般数学模型第二节传感器的特性与指标(重点)(重点)第三节改善传感器性能的技术途径(了解)第四节传感器的标定与校准第五节传感器材料与工艺(了解)(补充)2023/9/11星期一3

第一节传感器的一般数学模型(一)、静态模型(二)、动态模型代数方程2、传递函数1、微分方程第二节传感器的特性与指标新课（一）、传感器的静态特性1、线性度3、重复性2、回差（滞后或迟滞）4、灵敏度6、稳定性与漂移8、精确度等级5、分辨力与阈值7、误差表达（二）、传感器的动态特性2、阶跃响应特性1、频率响应特性2023/9/11星期一3、典型环节的动态响应4

第一节传感器的一般数学模型建立传感器的数学模型的必要性传感器数学模型的静态与动态之分2023/9/11星期一5

输入量对时间t的各阶导数为零一、静态模型静态模型是指在静态条件下得到的传感器数学模型。传感器的静态模型可用一代数方程表示，即：2023/9/11星期一6

表示输出量与输入量之间的关系曲线称为特性曲线。理想情况下，传感器数学模型为：2023/9/11星期一7

二、动态模型（1）微分方程传感器的动态模型用线性常系数微分方程来表示：2023/9/11星期一8

用微分方程作为传感器数学模型的特点：优点：通过求解微分方程容易分清暂态响应与稳态响应。缺点：求解微分方程很麻烦，尤其当需要通过增减环节来改变传感器的性能时显得很不方便。2023/9/11星期一9

（2）传递函数由控制理论可知，对于用线性常系数微分方程表示的传感器，其传递函数为：S=σ+jw，称为拉氏变框图表示法为：换的自变量。xy2023/9/11星期一10

对于n个环节的串联系统：X(S)Y(S)H(S)H(S）转换电路12对于n个环节的并联系统：X(S)H(S)Y(S)1转换电路H(S）22023/9/11星期一11

采用传递函数法的优点：1、容易看清各个环节对系统的影响，因而便于对传感器或测量系统进行改进。2、当传感器比较复杂或传感器的基本参数未知时，可以通过实验求得传递函数。2023/9/11星期一12

第二节传感器的特性与指标一、传感器的静态特性传感器特性：主要是指输出与输入之间的关系。静态特性：当输入量为常量，或变化极慢时，输出与输入之间的关系称为~；静态特性表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出—输入关系。研究静态特性主要应考虑其非线性与随机变化等因素。2023/9/11星期一13

1、线性度：又称非线性定义：表征传感器输出—输入校准曲线与所选定的拟合直线（作为工作直线）之间的吻合（或偏离）程度的指标。通常用相对误差来表示线性度，即2023/9/11星期一14

目前常用的拟合方法有：A、理论拟合：B、过零旋转拟合：C、端点连线拟合：D、端点连线平移拟合：2023/9/11星期一15

a)理论拟合b)过零旋转拟合c)端点连线拟合2023/9/11星期一d)端点连线平移拟合16

E、最小二乘法拟合（重点）y=kx+byyiy=kx+bΔ=y-(kx+b)0xI最小二乘拟合法xiii最小二乘法拟合直线的原理就是使为最小值，即2023/9/11星期一17

得到k和b的表达式2023/9/11星期一18

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最小二乘法准则的几何意义在于拟和直线精密度高即误差小。将几组x分别带入以上五式，与y值相差最小的就是所求，（5）为所求。2023/9/11星期一20

2、回差（或称迟滞、滞后）定义：传感器在正反行程中输出输入曲线的不重合程度称为迟滞。迟滞特性一般是由实验方法测得。迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示，即2023/9/11星期一21

yyFS⊿Hmax0x迟滞特性2023/9/11星期一22

3、重复性定义：指传感器在输入按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。重复性误差可用正反行程的最大偏差表示，即2023/9/11星期一23

y⊿Rmax2⊿Rmax10x△R正行程的最大重复性偏差，max1△R反行程的最大重复性偏差。max22023/9/11星期一24

4、灵敏度与灵敏度误差定义：传感器输出的变化量Δy与引起该变化量的输入变化量Δx之比即为其静态灵敏度，其表达式为灵敏度误差用相对误差表示，即2023/9/11星期一25

5、分辨力与阈值分辨力：是传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化量，用绝对值表示。分辨率：分辨力用与满量程的百分数表示时称为分辨率。阈值：在传感器输入零点附近的分辨力称为阈