防灾科技学院传感器期末摘要.docVIP

传感器的定义 传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 传感器的组成 被测量, 敏感元件, 转换元件, 转换电路, 电量 有关测量技术中的部分名词 （1）等精度测量：在同一条件下所进行的一系列重复 测量。 （2）非等精度测量：在多次测量中，对测量结果精确 度有影响的一切条件不能完全维持不变的测量。 （3）真值：被测量本身所具有的真正值。在排除系统误差的前提下，测量次数无限多时， 测量结果的算术平均值极接近于真值，视为真值。精度更高一级的标准器具所测得的值为真值。 （4）实际值：平均值 （5）标称值：测量器具上所标出来的数值。 （6）示值：由测量器具读数装置所指示出来的被测量的数值。 （7）测量误差：用测量器具进行测量时，所测量出来的数值与被测量的实际 值（或真值）之间的差值。 （1）系统误差：同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变，或在条件改变时按一定规律变化的误差。主要因素：材料、零部件及工艺的缺陷，标准量值、仪器刻度不准确，环境温度、压力变化。 （2）随机误差：在同一测量条件下，多次测量同一量值时，绝对 值和符号以不可预定的方式变化的误差。由很多复杂因素的微小变化的总和引起。具有随 机变量的一切特点，可用统计规律描述。 （3）粗大误差：超出规定条件下预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果。 反映测量结果与真值接近程度的量，称为精度。分为 准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，定量特征可用测量的不确定度表示。 围绕测量列的算术平均值的分散度说明了测量列中单次测量值的不可靠性。 不可靠性的评价标准是什么？标准差与分散度有关。标准差越小，曲线形状越陡，随机误差的分布越集中，测量精密度越高。标准差越大，曲线形状越平坦，随机误差的分布越分散，测量精密度越低。 系统误差的削弱和消除（1）从产生误差源上消除系统误差（2）引入修正值法（3）零位式测量法（4）补偿法（5）对照法 数据处理的基本方法：列表法、作图法和最小二乘法拟合。 最小二乘法原理是指测量结果的最可信赖值应在残余误差平方和为最小的条件下求出。 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。 传感器的静态特性 传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时传感器的输出与输入的关系。 一、线性度 二、灵敏度 三、迟滞 四、重复性 五、零点漂移 六、温度漂移 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。 线性度， 直线拟合线性化：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（出发点：获得最小的非线性误差） 灵敏度：灵敏度是指传感器在稳态下的输出变化量与引起该变化的输入变化量之比。 表征传感器对输入量变化的反应能力 例题1、某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至4.5V，求该仪器的灵敏度。 已知某位移传感器的测量范围为0-30mm，静态测量时，输入值与输出值的关系如下表所示，求该传感器的灵敏度。 输入值（mm） 1 10 20 30 输出值（mV） 1.5 6.02 11.4 15.98 迟滞：正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合的现象称为迟滞。 产生原因：传感器敏感元件材料的物理特性和机械零部件的缺陷。 重复性 传感器的动态特性 静态特性—反映被测量的大小； 动态特性---被测量随时间变化的规律。传感器的动态特性是指传感器的输出对随时间变化的输入量的响应特性。 反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。（动态误差） 时域：瞬态响应法 频域：频率响应法 静态特性标定的方法 标定过程步骤： ⑴ 将传感器全量程（测量范围）分成若干等间距点； ⑵ 根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点的输入标准量值，并记录下与各输入值相对应的输出值； ⑶ 将输入值由大到小一点一点的减少，同时记录下与各输入值相对应的输出值； ⑷ 按⑵、⑶所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出－输入测试数据用表格列出或画成曲线； ⑸ 对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。 传感器的标定与校准小结 第2章电阻式传感器原理与应用 电阻