第一节_传感器理论基础.pptVIP

1.1.4 传感器的动态特性 是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性 一个动态特性好的传感器，其输出随时间变化的规律，将能再现输入随时间变化的规律，即具有相同的时间函数 动态特性分析 传感器的数学模型 线性时不变系统理论来描述传感器的动态特性 用常系数线性微分方程（线性定常系统）表示传感器输出量与输入量的关系 线性时不变系统有两个重要的性质 叠加性 如果　　　 则： 频率保持特性 如果 则： 传递函数 特性关系式： 拉氏变换： 变形： 传递函数： 频率响应函数 傅立叶变换得到频率响应特性： 指数表示： 幅频特性： 相频特性： 传感器的动态特性分析 1、一阶传感器的频率响应 二阶传感器的频率响应 传感器的标定与校准 传感器的标定是利用某种标准仪器对新研制或生产的传感器进行技术检定和标度；它是通过实验建立传感器输入量与输出量间的关系，并确定出不同使用条件下的误差关系或测量精度。 传感器的校准是指对使用或储存一段时间后的传感器性能进行再次测试和校正，校准的方法和要求与标定相同。 静态标定 传感器的静态标定是在输入信号不随时间变化的静态标准条件下确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、迟滞、重复性等。静态标准是指没有加速度、没有振动、没有冲击（如果它们本身是被测量除外）及环境温度一般为室温（20±5℃），相对湿度不大于85%，大气压力为7kPa的情形。 动态标定 动态标定主要是研究传感器的动态响应特性。常用的标准激励信号源是正弦信号和阶跃信号。根据传感器的动态特性指标，传感器的动态标定主要涉及到一阶传感器的时间常数，二阶传感器的固有角频率和阻尼系数等参数的确定。 1.1.5 传感器性能的改善 差动技术 平均技术 补偿与修正技术 屏蔽、隔离与干扰抑制 稳定性处理 1.2.3 自动检测系统的组成 自动检测系统由硬件、软件两大部分组成。硬件主要包括传感器、数据采集系统、微处理器、输入输出接口等 数据采集系统的组成 数据采集系统的结构形式 1.3 干扰的类型及产生 干扰是影响测量系统和传输环节正常工作的各种原因的总和。 1.3.1 干扰的类型 一、电和磁干扰 二、机械干扰 三、温湿度干扰 四、光及射线干扰 1.3 干扰的类型及产生 1.3.2 干扰的产生 ①放电干扰 ②电气设备干扰 1.3.3 信噪比和干扰叠加 一、信噪比 衡量干扰信号对有用信号的影响程度，即 可见，信噪比越大，干扰的影响越小。 二、干扰的叠加 1. 非相关干扰源电压相加 2. 两个相关干扰电压之和 干扰信号的耦合方式 干扰信号进入测量装置的途径称为耦合方式。干扰耦合主要有以下几种方式：静电电容耦合、电磁耦合、共阻抗耦合及漏电流耦合。 静电电容耦合 静电电容耦合是两个电路间存在寄生电容，干 扰信号通过寄生电容耦合。 干扰信号的耦合方式 图所示为静电电容耦合的原理图。 干扰信号的耦合方式 电磁耦合 电磁耦合是电路间存在互感，干扰信号通过互感耦合。 图是两个电路电磁耦合的示意图和等效图。 干扰信号的耦合方式 共阻抗耦合 共阻抗耦合是两个电路存在公共阻抗，干扰信 号通过公共阻抗耦合。 图所示为共阻抗耦合的等效电路。 干扰信号的耦合方式 漏电流耦合 漏电流耦合是绝缘不良，流经绝缘电阻的漏电流引起的干扰。 图所示为其等效电路。Ui为干扰源电势，R为漏电阻，Zi是被干扰电路的输入阻抗，Un为干 扰电压。 干扰信号的耦合方式 电子测量装置的两种干扰 干扰进入测量电路有两种方式，即差模干扰和共模干扰。 一、差模干扰 差模干扰是干扰信号与有用信号叠加在一起，特点是信号接收器的两个输入端的电位发生变化。 二、共模干扰 共模干扰是在信号接收器的两个输入端同时出现的干扰。特点是不影响有用信号电压。当信号接收器的输入参数不对称时，对测量结果产生影响 干扰信号的耦合方式 图是差模干扰的两种方式 干扰信号的耦合方式 共模干扰等效电路和造成共模干扰的原因如图 干扰信号的耦合方式 共模干扰抑制比 共模干扰抑制比是表征测量系统对共模干扰的抑制能力的量，表达式为 共模干扰抑制比也可以定义为系统的差模增益与共模增益之比，即 共模干扰抑制比越高，对共模干扰抑制能力越强。 常用的抑