[工学]传感器原理第一章.pptVIP

第1章 传感器的一般特性 本章重点内容： 1、理解传感器的静态特性与动态特性。 2、了解传感器的技术指标。 1.1 传感器的静态特性 A、静态模型 静态模型是指在静态条件下（输入量对时间t的各阶导数为零）得到的传感器的数学模型。 若不考虑滞后及蠕变，传感器的静态模型可用代数方程来描述： y=a0+a1x+a2x2+… +anxn 式中：x—输入量 y—输出量 a0—零位输出 a1—传感器的灵敏度，常用K或S表示 a2，a3，…，an—非线性的待定常数 1.1 传感器的静态特性 我们把表示输出量与输入量之间的关系称为特性曲线。 1.1 传感器的静态特性 静态标准条件： 没有加速度、振动、冲击；环境温度一般为（20±5）℃；相对湿度不大于85%；大气压力为（760±60）mmHg的情况下。 B、特性指标 1、测量范围（measuring range） 传感器所能测量到的最小输入量 xmin 与最大输入量 xmax之间的范围称为传感器的测量范围。 1.1 传感器的静态特性 1.1 传感器的静态特性 a）精密度 　　说明测量结果的分散性。其值越小说明测量越精密。 　b）正确度 　　说明测量结果偏离真值大小的程度。即示值有规则偏离真值的程度。指所测值与真值的符合程度。　 　c）精确度 　　即精密度与正确度两者之和，综合优良程度。通常以测量误差的相对值来表示。 1.1 传感器的静态特性 工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大允许误差（相对误差）。 1.1 传感器的静态特性 4、线性度（非线性误差）（linearity) 　　　所谓传感器的线性度是指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想直线的程度，又称为非线性误差。 　在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程输出值的百分比即为线性度。 　　　　 1.1 传感器的静态特性 1.1 传感器的静态特性 1.1 传感器的静态特性 在不考虑零位输出的情况下，传感器的线性度可分为以下几种情况： 1.1 传感器的静态特性 拟合基准直线方法： 　1）理论拟合法 　　该方法得出的线性度称为理论线性度或绝对线性度，表示传感器的实际输出校准曲线与理论直线的偏差程度。 1.1 传感器的静态特性 2）过零旋转拟合法 该方法得到的线性度称为独立线性度。 1.1 传感器的静态特性 　3）端点连线拟合法 　　　该方法得到的线性度称为端基线性度。 1.1 传感器的静态特性 4）最小二乘法拟合法 　　这种方法得到的线性度称为最小二乘线性度。 这种直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。 1.1 传感器的静态特性 1.1 传感器的静态特性 1.1 传感器的静态特性 5）灵敏度（sensitivity） 　　传感器灵敏度指传感器达到稳定状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。　 1.1 传感器的静态特性 6）分辨率（ resolution）和阈值（threshold） 　分辨力：传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。 　　分辨率：当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。 　　阈值：是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。 　　数字式传感器一般用分辨力表示，即输出数字指示值最后一位数字所代表的输入量。 　产生阈值的原因：１、输入变化通过传感器内部时被传感器内部机械部件吸收，反映不到输出端。２、传感器输出中存在噪声。 1.1 传感器的静态特性 7）重复性　(repeatability) 　　重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线间不一致的程度。 1.1 传感器的静态特性 1.1 传感器的静态特性 极差法： 　　极差：指某一测量点校准数据的最大值xmax与xmin最小值之差。 1.1 传感器的静态特性 8）　迟滞（hysteresis） 　　　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其输出值间的最大偏差。 　　　它反映传感器在正反行程中输入－输出曲线的不重合程度的指标。 1.1 传感器的静态特性 1.1 传感器的静态特性 迟滞反映传感器机械结构和制造工艺上的缺陷，