第2章 传感器的基本特性VIP免费

第2章传感器的基本特性传感器的基本特性：传感器的输入－输出关系特性。是传感器内部结构参数作用关系的外部表现输入信号分为：稳态、动态对应传感器特性：静态特性、动态特性对传感器的要求：高精度－＞信号（或能量）无失真转换－＞反映被测量的原始特征2.1传感器的静态特性传感器的静态特性：在稳态信号作用下的输入－输出关系。不含有时间变量。线性度灵敏度分辨率迟滞重复性漂移2.1.1线性度传感器的输入、输出间成线性关系的程度非线性特性的线性化处理ooomaxLmaxLmaxLmXmXmXxxxyyyFSYFSYFSY（a）切线或割线（c）端点平移（b）过零旋转%100)(||FSYLmL校准曲线拟合直线YYmaxmax(X0,Y0)YFSXmaxXO线性度的种类：理论线性度:拟合直线为理论直线,通常以0%作为直线起始点,满量程输出100%作为终止点。端基线性度:以校准曲线的零点输出和满量程输出值连成的直线为拟合直线。独立线性度:作两条与端基直线平行的直线,使之恰好包围所有的标定点,以与二直线等距离的直线作为拟合直线。最小二乘法线性度:以最小二乘法拟合的直线为拟合直线。1)最小二乘法线性度拟合直线的确定设拟合直线方程通式为则第j个标定点的标定值yj与拟合直线上相应值的偏差为最小二乘法拟合直线的确定原则是残差的平方和最小。kxbyjjjykxbL)(),()(121kbfLNjNj0),(bkbf0),(kkbf可得两个方程，并解得两个未知量b,k的表达式如下：2112111211211112NjNjjjNjjNjjNjjjNjNjjjNjjjNjjNjjNjjxxNyxyxNkxxNyxxyxb2.1.2灵敏度传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值。yx0nySx＝y0(a)线性测量系统(b)非线性测量系统xndySdxyx0nS(c)灵敏度为常数yfxCdydxyx0nS(d)灵敏度随输入增加而增加yfxdydxyx0nS(e)灵敏度随输入增加而减小yfxdydxxyxk输入量的变化值输出量的变化值)(2.1.3分辨率分辨率是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量。分辨率可以用绝对值或与满量程的百分比来表示。2.1.4迟滞在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正、反行程的输出信号大小不相等的现象。产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等。yxHmaxYFSo100%)(FSYHmaxH2.1.5重复性传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时所得输入－输出特性曲线一致的程度。yxoYFSmax2Rmax1R%100)(||FSYRR2.1.6漂移传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。产生原因：传感器自身结构参数老化测试过程中环境发生变化2.2传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。一个动态特性好的传感器，其输出随时间变化的规律，将能再现输入随时间变化的规律，即具有相同的时间函数。一、传感器动态特性的数学模型1、零阶系统USCUSRLx2.一阶系统热电偶测温元件当热电偶接点温度To低于被测介质温度Ti时，To