01 绪论 传感器的基本特性课件1.pptVIP

四、医用传感技术的发展趋势 传感器产业是国内外公认的具有发展前途的 高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、 渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。 智能化 微型化 多参数 遥控 无创检测 第二章 传 感 器 的 基本特性 第一节 传感器的静态特性 第二节 传感器动态特性 本章小结 传感器的特性是它转换信息的能力和性质。这种能力 和性质常用传感器的输入和输出的对应关系来描述。 一个高质量的传感器，必需不失真地完成信号的转换。 在选择合适而有效的传感器组建测量系统时，除了需要了 解被测信号的特点外，还需了解传感器的基本特性。 传感器的输入量可分为静态和动态两大类，所以传感 器的特性由静态特性和动态特性决定。 传感器特性主要是指输出与输入间的关系 静态特性：输入量为常量，或变化极慢 动态特性：输入量随时间较快地变化时 传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。理论上，将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，即得到静态特性。因此，传感器的静态特性只是动态特性的一个特例。 第一节 传感器的静态特性 一、传感器的静态特性 定义：人体的各被测信息处于稳定状态时，传感器的输入 量在较长时间维持不变或发生极其缓慢的变化，这时传感 器的输出量与输入量间的关系就是传感器的静态特性。 通常希望传感器的输出和输入之间具有一一对应的关 系，这样的传感器才能如实反映待测的信息。 1．理想情况下，传感器的输出量 y 与输入量 x 之间为 线性关系，其静态特性可表示为 y = a1 x ( 2 – 1 ) 若输入分别为x , x +Δx ，则对应于两者的输出差Δ y 为 Δ y = a1 Δx ( 2 – 2 ) 具有这种特性的传感器的数学 模型是一线性方程，这种传感 器称为线性传感器。如图所示 y x 0 由( 2 – 1 )、( 2 – 2 )式， 为传感器的灵敏度 a1 —— 线性静态特性的斜率 2．实际传感器由于原理上和制作工艺上的原因，都有一定 程度的非线性特性，这时的静态特性表达式常在线性项 a1x 上迭加非线性项（x 的高次项）。 以电容式位移传感器为例：电容量 的电容器 的极板在工作点 d0 附近产生位移Δd 时，电容的变化量Δc为 ( 2 – 3 ) 式中第1项表示电容式位移传感器的输出量Δc与位移Δd 成正比，是这种传感器的线性项，常数 是灵敏度。 第2项以下是一些非线性项。 3．传感器静态特性的数学模型 传感器的静态特性: 传感器的输入量 x 与输出量 y 之间的关系通常可用 一个如下的多项式表示： y = a0 + a1x + a2x2 + … + anxn ( 2 – 4 ) —— 传感器静态特性的数学模型 式中：a0 —— 输入量x 为零时的输出量；  a1 —— 线性项系数，表示传感器的灵敏度； a2、 a3、 …、an—— 非线性项系数。 讨论： （1）当 a0 = a2 = a3 ··· = 0 ，该式就是理想情况； （2）当 a 0≠0 ， a 1≠0 ， a2 = a3 = a4 ··· = 0 ，该式仍表示 线性，这时直线不经过原点，有一非零偏； y = a0 + a1x + a2x2 + … + anxn y = a1 x y = a0 + a1x （3）如果非线性项只有x 的奇次项，输出——输入关系曲 线如图2-1所示，在原点附近有 y ( x ) = - y ( -x ) 的对称关系，且有足够长的线性段。 在实际应用中，差动式 传感器就是将电器元件对称 排列，以消除电器元件的偶 次分量，使线性得到改善， 同时灵敏度提高一倍。 （4）如果只有x 的偶次项，输出——输入关系曲线不对称， 如图2-1（a）所示，且线性范围较窄，所以传感器设 计时少采用这种特性。 1．测量范围 2．灵敏度 3．线性度 4．迟滞 5．稳定性 6．重复性 7．环境特性 二、传感器的静态特性指标 衡量传感器静态特性品质的指标 1 ．测量范围 传感器的测量范围是指按其标定的精确度