现代传感第3章.pptVIP

现代传感技术 （基础篇） 第三章 传感器构成论 第三章 传感器构成论 3.1 传感器的构成方法 3.2 传感器与被测对象的关联 3.3 传感器对信号的选择 3.7 传感器的性能指标 第三章 传感器构成论 3.1 传感器的构成方法 3.2 传感器与被测对象的关联 3.3 传感器对信号的选择 3.7 传感器的性能指标 第三章 传感器构成论 3.1 传感器的构成方法 3.2 传感器与被测对象的关联 3.3 传感器对信号的选择 3.7 传感器的性能指标 同步相加平均法 第三章 传感器构成论 3.1 传感器的构成方法 3.2 传感器与被测对象的关联 3.3 传感器对信号的选择 3.7 传感器的性能指标 3.7.1 传感器的静态特性指标 3.7.3 传感器的其他性能指标 1．量程与测量范围 传感器在规定的测量特性和精确度范围内所测量的被测变量的范围，其最高值与最低值分别称为上限与下限，用测量下限和测量上限表示的测量区间，称为测量范围。测量范围有单向的（只有正向或负向）、双向对称的、双向不对称的和无零值的。 测量上限和测量下限的代数差称为量程。通过量程，可以知道传感器的满量程输入值及所对应的满量程输出值，这是决定传感器性能的重要数据之一。 一般的传感器传感器产品所给出的精度都是针对满量程的相对值，如0.1%FS(FS指满量程full span)，因此实际使用时越接近满量程，其测量准确度越高。 2．线性度 理想传感器的输出与输入呈线性关系，即y=aix，其中ai为传感器的线性灵敏度，或称理论灵敏度。但是，实际的传感器即使在量程范围内，输出与输入关系或多或少存在非线性。 线性度是评价非线性程度的参数，其定义为：传感器的输出——输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”或称“线性度”，也称“非线性度”。通常用相对误差表示其大小： 2．线性度 非线性误差大小是以一拟合直线或理想直线作为基准直线计算出来的，基准直线不同，所得出的线性度就不一样。 因而不能笼统地提线性度或非线性误差，必须说明其所依据的基准直线。 选择拟合直线的原则应保证获得尽量小的非线性误差，并考虑使用和处理方便。 按照所依据的基准直线的不同，有理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。 2．线性度 理论线性法：拟合直线为通过原点至满量程的理论直线，即传感器的理论特性曲线。理论线性度与实际测试点无关，由于参考直线是事先确定好的，在几种线性度的要求中，理论线性度的要求是最严格的，如果要求传感器具有良好的互换性，就应当要求其理论线性度。 2．线性度 端点直线法：以校准曲线的零点输出和满量程输出值（即两端点间）连成的直线为拟合直线。 2．线性度 最佳直线法：以最佳直线作为拟合直线。而最佳直线则定义为在传感器量程范围内，位于既相互最靠近而又能包容所有校准点的两条平行线中间位置的一条直线。最佳直线的本质特点，乃是它能保证传感器正反行程校准曲线的正、负偏差相等并且为最小。最佳直线只能用图解法或通过计算机处理来获得。 2．线性度 最小二乘直线法：以与各实际标定点的输出值对应偏差平方和为最小的基准直线，即最小二乘法拟合的直线为拟合直线。 3．灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态下输出增量与被测输入变化量之比，即： 对于线性系统，传感器的灵敏度就是其静态特性系统的斜率；对于一般传感器，传感器的灵敏度为一变量，通常用其拟合直线的斜率来表示；对于非线性误差较大的传感器，则用dy/dx表示，或用某一较小输入量区域的拟合直线斜率表示。 4．阈值 当输入量变小到某一值时，就观察不到输出量的变化，这时的输入量称为传感器的阈值。 有的传感器在零位附近有严重的非线性，形成所谓“死区”，则将“死区”的大小作为阈值；更多情况下，阈值主要取决于传感器噪声的大小，因而，有的传感器只给出噪声电平。 零位附近对输出量的变化往往不敏感，所以实际上阈值反映的是指传感器零点附近的分辨能力。 阈值也称灵敏度界限，或门槛灵敏度。 5．分辨力 分辨力是指传感器输出显示装置中对其最小示值差的辨别能力，在规定测量范围内所能显示出的被测输入量的最小变化量。 当传感器的输入缓慢变化时，只有在超出某一输入增量后输出才显示出变化，这个输入增量称为传感器的分辨力。有时也用该值相对满量程输入值之百分数表示。 分辨力表示传感器对被测量的测量分辨能力。数字式显示的传感器的分辨力为末位数字的一个数码。分辨力高可以降低读数误差，从而减小由于读数误差引起的对测量结果的影响。 6．迟滞（回差，滞后） 迟滞特性是反映传感器正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间，输出－输入