傳感器的一般特性(1)(已修改)
2025-05-08 13:45 本頁面
【正文】 傳感器原理及應(yīng)用 第一章 傳感器的一般特性 2 3 第一章 傳感器的一般特性 11 傳感器的靜態(tài)特性 一、線性度（非線性誤差） 二、靈敏度 三、精確度（精度） 四、最小檢測量和分辨力 五、遲滯 六、重復(fù)性 七、零點漂移 八、溫漂 12 傳感器的動態(tài)特性 一、動態(tài)特性的一般數(shù)學模型 二、傳遞函數(shù) 三、傳感器的動態(tài)響應(yīng)及其動態(tài)特性指標 4 11 傳感器的靜態(tài)特性 傳感器在被測量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時，輸出量和輸入量之 間的關(guān)系稱為靜態(tài)特性 。 輸出量和輸入量之間的關(guān)系可用下列方程式確定 （ 1— 1） 式中 nn XaXaXaaY ????? ?2210非線性項待定常數(shù)。表示；傳感器的靈敏度，常用零位輸入；輸入量；輸出量；—,K————3210naaaaaXY?5 由（ 1－ 1）式可見， ，表示靜態(tài)特性通過原點。此 時靜態(tài)特性是由線性項 和 疊加而成， 一般可分為以下 4中典型情況。 （ 1）理想線性 [圖 11(a)] （ 2）具有 奇次階項的非線性 [圖 11(b)] （ 3）具有 偶次階項的非線性 [圖 11(c)] （ 4）具有 奇、偶次階項的非線性 [圖 11(d)] 00 ?a)( 1Xa ),( 22 nn XaXa ?XaY 1?????? 44221 XaXaXaY????? 55331 XaXaXaY?????? 4433221 XaXaXaXaYXXX6 奇次項的曲線在原點附近較接近直線 7 原點為 b點，非零點。 校準曲線的概念： 傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標準條件下測定的。在標準工作狀態(tài)下，利用一定精度等級的校準設(shè)備，對傳感器進行 往復(fù)循環(huán) 測試，即可得到輸出－輸入數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)列成表格，再畫出各被測量值（正行程和反行程）對應(yīng)輸出平均值的連線，即為 傳感器的靜態(tài)校準曲線 8 一、線性度（非線性誤差） 傳感器校準曲線與擬合直線間最大偏差與滿量程（ FS）輸出值 的百分比稱為 線性度 。如下圖 用 代表線性度，則 式中 由此可知，非線性誤差是以一定的擬合直線或者理想直線為 基準直線算出來的。因此不能籠統(tǒng)的說線性度或非線性誤差，必 須同時說明所依據(jù)的基準曲線。 L?%100m a x ?????SFL YY?0m a x YYYYYSFSF ????? 傳感器滿量程輸出，—最大偏差；校準曲線與擬合直線的—上一頁 下一頁 返 回 9 0Y a KX??式中 Y— 輸出量 X— 輸入量 a0— Y軸上截距 K— 直線 a0b0的斜率 擬合基準直線方法一：端基法 以校準曲線的零點輸出和滿量程輸出值連成的直線為擬合直線。 圖 14 端基線性度擬合直線 10 擬合基準直線方法二：最小二乘法 用最小二乘法原則擬合直線，可使擬合度最高。 KXaY ??0令直線方程： 實際校準點： n個 任意校準點 Yi與擬合直線 間偏差： KXaY ?? 0? ?iii KXaY ???? 0最小二乘法擬合直線的原則就是使 為最小值，即使 對 和 的一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，從而求出 和 的表達式 。 ?? ?ni i1 2?? ?ni i1 2 KK0a0a11 x y=a0+kx y 最小二乘法擬合直線： 12 減少非線性誤差的方法： 通常采用差動測量方法來減少傳感器的非線性誤差。 例如，某傳感器的特性方程為 2 3 41 0 1 2 3 4Y a a X a X a X a X? ? ? ? ?
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