[工學]傳感器技術第1章傳感器技術基礎(編輯修改稿)
2025-02-15 11:09 本頁面
【文章內容簡介】 ！請注意回差與線性度的區(qū)別 信息與控制學院儀器系 26 傳感器的靜態(tài)特性 ?回差的產(chǎn)生原因： ?傳感器機械部分的缺陷，如軸承磨擦、間隙、元件腐蝕、積塵等 ?各種材料的物理性質，如磁性材料磁化、材料受力變形、多晶體受力等過程中均會產(chǎn)生回差 信息與控制學院儀器系 27 傳感器的靜態(tài)特性 ?定義：傳感器在同一工作條件下，輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次測試時，所得特性曲線間一致程度的指標。 各條特性曲線越靠近，重復性越好。 ?重復性誤差反映了校準數(shù)據(jù)的離散程度 重復性 3 σmax — 各校準點正行程與反行程輸出 m a x 100%RFSey?????α — 置信系數(shù)，通常取 2或 3 值的標準偏差中之最大值 信息與控制學院儀器系 28 傳感器的靜態(tài)特性 ?計算標準偏差的常用方法有 貝賽爾公式法 和 極差法 ?傳感器輸出特性的不重復性主要原因： 傳感器機械部分的磨損、間隙、松動、部件的內摩擦、積塵以及輔助電路老化和漂移 11 niiyyn ?? ?21()1niiyyn? ?????貝賽爾公式： 極差：某一校準點校準數(shù)據(jù)的最大值與最小值之差 nnWd? ?信息與控制學院儀器系 29 傳感器的靜態(tài)特性 ?定義：傳感器輸出量與被測輸入量增量之比 ?線性傳感器：靈敏度就是其靜態(tài)特性的斜率 靈敏度 4 非線性傳感器：靈敏度是一個變量，即用 表示傳感器在某一工作點的靈敏度 /K y x? ? ? ? 常 數(shù)/K d y d x?XY0 0x0yy?XY0 0xdydx信息與控制學院儀器系 30 傳感器的靜態(tài)特性 ?靈敏度的表達需要 包含電源電壓的因素 例：位移傳感器： 1V,1mm,100mV 當電源電壓為 1V時，每 1mm位移變化引起輸出電壓變化 100mV 靈敏度： 100 ( mV/mmV ) ? 靈敏度反映了傳感器對輸入信號的敏感程度 被測量微小變化對應著較大的輸出，有利于后續(xù)信號處理，但越高外界混入噪聲也越容易越大，并會被放大系統(tǒng)放大，容易使測量系統(tǒng)進入非線性區(qū)，影響測量精度 信息與控制學院儀器系 31 傳感器的靜態(tài)特性 ?定義：傳感器在規(guī)定范圍內所能檢測出的被測輸入量的最小變化量。 是絕對數(shù)值 ，如 ， ， …… ?分辨率 ：分辨力相對滿量程輸入值之百分數(shù)表示， 是相對數(shù)值 分辨力 3 5信息與控制學院儀器系 32 傳感器的靜態(tài)特性 閾值 3 6?定義：傳感器在規(guī)定范圍內所能檢測出的被測輸入量的最小變化量 ?傳感器在零位附近有很嚴重的非線性，形成所謂 “ 死區(qū) ” ；主要取決于傳感器的噪聲大小 分辨力說明傳感器的最小可測出的輸入變量，而閾值則說明了傳感器的最小可測出的輸入量 如： 10kg電子秤， 50g死區(qū) 信息與控制學院儀器系 33 傳感器的靜態(tài)特性 ?穩(wěn)定性有短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性之分。對于傳感器常用 長期穩(wěn)定性 描述其穩(wěn)定性。 ?定義：傳感器在相當長時間內仍保持其性能的能力 ?穩(wěn)定性一般以室溫條件下經(jīng)過一規(guī)定的時間間隔后，傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異來表示，有時也用標定的有效期來表示 穩(wěn)定性 7 信息與控制學院儀器系 34 傳感器的靜態(tài)特性 ? 定義：在一定時間間隔內，傳感器輸出量存在著與被測輸入量無關的、不需要的變化 ? 種類： 零點漂移 與 靈敏度漂移 ? 形式： 時間漂移 和 溫度漂移 時漂：在規(guī)定條件下零點或靈敏度隨時間的緩慢變化 溫漂：周圍溫度變化引起的零點或靈敏度漂移 ? 漂移產(chǎn)生原因：一是傳感器自身結構參數(shù)的變化，二是外界工作環(huán)境參數(shù)的變化對響應的影響 漂移 3 8信息與控制學院儀器系 35 傳感器的靜態(tài)特性 ?定義：傳感器在滿量程內任一點輸出值相對其理論值的可能偏離（逼近）程度 —— 評價傳感器靜態(tài)性能的綜合指標，表示采用該傳感器進行靜態(tài)測量時所得數(shù)值的不確定度 靜態(tài)誤差（精度） 9 信息與控制學院儀器系 36 傳感器的靜態(tài)特性 信息與控制學院儀器系 37 傳感器的靜態(tài)特性 (1)將非線性、回差、重復性誤差幾何、代數(shù)法綜合 2 2 2s L H Re e e e? ? ? ?()s L H Re e e e? ? ? ? 偏大 (2)將全部校準數(shù)據(jù)相對于擬合直線求標準偏差 21()1piiyp? ????? ( 2 ~ 3 )100%sFSe y ??? ? ?偏小 m a x| ( ) | 100%sFSyey?????? ? ?(3)將非線性、 回差 視為系統(tǒng)誤差，重復性視為隨機誤差 偏小 信息與控制學院儀器系 38 傳感器的動態(tài)特性 ?動態(tài)特性：反映傳感器對隨時間變化輸入量的響應特性 輸入標準信號 ? 階躍函數(shù) 正弦函數(shù) 頻率響應特性 階躍響應特性
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