第1章 传感器的一般特性 2.pptVIP

* 1、什么是传感器的静态特性？ 2、传感器静态特性的表示方法？ 3、什么是传感器静态特性的方程表示法、曲线表示法、数据表表示法？ 4、如何求取传感器的静态特性？ *5、传感器有哪些主要静态性能指标？ *6、什么是传感器的测量范围、量程、迟滞、分辨力、阈值、灵敏度、线性度、零漂、温漂、重复性？ 7、什么是传感器线性度？ 8、什么是传感器绝对线性度、端点线性度、零基线性度、最小二乘线性度？ 9、什么是传感器的动态特性？ 10、传感器的静态指标，为什么均采用相对（百分比）误差来表示，而不用绝对误差表示？ 作 业 2 * 本章知识点 传感器特性的定义 传感器静态特性的定义 传感器静态特性的表示方法 传感器静态特性的求法 传感器的主要静态性能指标- 测量范围和量程 分辨力和阈值 灵敏度 迟滞 重复性 线性度-绝对线性度、端点线性度、零基线性度、最小二乘线性度 时漂和温漂 总精度 * 本章知识点 传感器动态特性的定义 传感器动态特性的传递函数 传感器动态特性的动态响应 频率响应特性- 幅频特性 相频特性 阶跃响应特性- 时间常数τ 上升时间Tτ 响应时间Ts 稳态误差ess * * 用最小二乘原理求取拟合直线的原则就是使 为最小值，也就是说 对k和b的一阶偏导数等于零，从而求出b和k的表达式，即： n ∑△ i2 i =1 n ∑△ i2 i =1 联立求解以上二式可求出 k 和 b: (式1-18) (式1-19) 式中： Σxi=x1+x2+…+xn Σyi=y1+y2+…+yn Σxiyi=x1y1+x2y2+…+xnyn Σxi2=x12+x22+…+xn2 n 是校准点数 y x i ● yi b+kxi 实际曲线 按最小二乘原理求取校准数据的理论直线 ● b * 以最小二乘原理求取校准数据的理论（拟合）直线的特点： ● 拟合精度高 ● 整个测量范围内的最大偏差的绝对值不一定最小，最大正偏差与最大负偏差的绝对值不一定相等；计算麻烦、复杂 在传感器（仪器仪表）中，常采用此法计算其线性度。 ● 各校准点上的偏差的平方和最小 线性度（非线性）误差越小，性能越好。 最小二乘法是提供计算线性度拟和直线，保证所有校准点与拟和直线偏差平方和最小的方法（是一种计算线性度的好方法），但并不能改变传感器本身的线性特性。提高传感器的线性度必须改善传感器本身的性能。 y x i ● yi b+kxi 实际曲线 按最小二乘原理求取校准数据的理论直线 ● b 最小二乘原理求取校准数据的理论直线是一种计算线性度的好方法，可以改变传感器的线性特性吗？ * 例题2：通过某检测装置测得的一组输入输出数据如下表所示。试用最小二乘法拟合直线，并求其线性度和灵敏度。 x 1 2 3 4 y 2.2 4.1 5.8 8.0 解答参见DOC文件：第一章 例题解答 * 例题3：试求下列一组数据的各种线性度：① 端点线性度；②最小二乘线性度。 x 1 2 3 4 5 y 2.20 4.00 5.98 7.90 10.10 解答参见DOC文件：第一章 例题解答 * 7、时漂和温漂 漂移：是指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着有与被测输入量无关的、不需要的变化。 漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。 零点漂移和灵敏度漂移又分为时间漂移（时漂）和温度漂移（温漂）。 是指在规定条件下，传感器零点或灵敏度随时间缓慢变化而变化 是指环境温度变化引起传感器的零点或灵敏度漂移 时漂： 温漂： 时漂和温漂是传感器最难克服的测量误差 * （1）零点时漂 D (式1-20) 式中： y0 传感器零点初始输出值（第一次测量值） y0′ 传感器零点的最大或最小（相对y0负值）输出值 测试传感器的零点漂移应在规定的恒定环境条件下进行。传感器接通电源后要有一定的预热时间，之后在无输入量（输入端短路）作用的情况下，每隔10到15分钟记录一次传感器的零点输出，共进行一小时。 规定传感器一小时内的零点漂移D按下式计算： y0′ 零漂 y x 0 灵敏度漂移 零点时漂 ymax ymin y0 * （2）零点温漂 γ (式1-21) 式中： y0(t1) 在室温 t1 时，传感器的零点平均输出值； y0(t2) 在规定的温度 t2 保持一小时后，传感器的零点平均输出值； Yf·s·(t1) 在室温 t1下传感器的理论满量程输出。 为了计算方便，也可用实际的满量程输出平均值代替，Yf·s·(t1)≈yf·s·(t1) 可