无线传感器网络课件-第二章.ppt

* 传感器的静态特性是在静态标准条件下，利用一定等级的标准设备，对传感器进行往复循环测试，得到输入/输出特性列表或曲线。人们通常希望这个特性曲线是线性的，这样会对标定和数据处理带来方便。但实际的输出与输入特性只能接近线性，对比理论直线有偏差。 * 所谓线性度是指传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与拟合直线之间的吻合（偏离）程度。选定拟合直线的过程，就是传感器的线性化过程。实际曲线与它的两个端尖连线（称为理论直线）之间的偏差称为传感器的非线性误差。取其中最大值与输出满度值之比作为评价线性度（或非线性误差）的指标。 式中 为线性度(非线性误差)， 为校准曲线与拟合直线间的最大差值， 为满量程输出值。 * 4、稳定性 稳定性表示传感器经过长期使用之后，输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。 为了保证稳定性，在选定传感器之前，应对使用环境进行调查，以选择合适类型的传感器。例如电阻应变式传感器，湿度会影响到它的绝缘性，温度会影响零漂；光电传感器的感光表面有尘埃或水汽时，会改变感光性能，带来测量误差。 * 5、重复性 重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变化多次所得特征曲线的不一致性，在数值上用各测量值正反行程标准偏差最大值的两倍或三倍于满量程 的百分比来表示。 上式中δ为标准偏差， 为测量值，Y为测量值的算术平均值。 * 6、漂移 由于传感器内部因素或外界干扰的情况下，传感器的输出变化称为漂移。当输入状态为零时的漂移称为零点漂移。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）。 上式中 为最大零点偏差（或相应偏差） * 在其它因素不变的情况下，输出随着时间的变化产生的漂移称为时间漂移。 随着温度变化产生的漂移称为温度漂移，它表示当温度变化时，传感器输出值的偏离程度。一般以温度变化1度时，输出的最大偏差与满量程的百分比来表示。 * 7、精度 传感器精度指测量结果的可靠程度，它以给定的准确度来表示重复某个读数的能力，其误差越小则传感器精度越高。传感器的精度表示为传感器在规定条件下，允许的最大绝对误差相对传感器满量程输出的百分数。 上式中△A为测量范围内允许的最大绝对误差。 所谓最大误差是指在曲线上任取10个点测量某7点达10次，确定的最大误差即为所求。 * 精度表示测量结果和“真值”的靠近程度，一般采用校验或标定的方法来确定，此时“真值”则靠其它更精确的仪器或工作基准来给出。国家标准中规定了传感器和测试仪表的精度等级，如电工仪表精度分七级，分别是0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5级。 精度等级的确定方法是首先算出绝对误差与输出满度量程之比的百分数，然后靠近比其低的国家标准等级值即为该仪器的精度等级。 * 8、分辨率(力) 分辨力是指能检测出的输入量的最小变化量，即传感器能检测到的最小输入增量。在输入零点附近的分辨力称为阈值，即产生可测输出变化量时的最小输入量值。 如图所示左图为非线性、右图为线性输出结果，其中的x0均表示可以开始检测的的最小输出值。数字式传感器一般用分辨率表示，分辨率是指分辨力/满量程输入值。 * 9、迟滞 迟滞是指在相同工作条件下作全测量范围校准时，在同一次校准中对应同一输入量的正行程和反行程间的最大偏差。它表示传感器在正(输入量增大)、反(输入量减小)行程中输出/输入特性曲线的不重合程度，数值用最大偏差(△Amax)或最大偏差的一半与满量程输出值的百分比来表示，它们分别如下所示： * 2.3.2 传感器选型的原则 现代传感器在原理和结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象和测量环境合理选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。 当传感器的型号确定之后，与之相配套的测量方法和设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 * 1、测量对象与环境 根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下问题： 量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的输出方法，有线或非接触测量；传感器的来源，国产还是进口；价格能否承受，是否自行研制。 * 2、灵敏度 通常在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值会比较大，这有利于信号处理。但传感器的灵敏度较高时，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，从而导致影响测量精度。因此，选用传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界