[工學]傳感器技術第1章傳感器技術基礎(參考版)
2025-01-22 11:09本頁面
【正文】 采用階躍輸入信號研究傳感器時域動態(tài)性能時，常用上升時間、響應時間和超調量等參數(shù)描述；采用正弦輸入信號研究傳感器頻域動態(tài)性能時，常采用幅頻特性和相頻特性來描述。 7） KPa ? 標定設備的精度至少應比被標定的傳感器及其系統(tǒng)高一個精度等級 信息與控制學院儀器系 57 傳感器的標定 ?靜態(tài)標定 步驟： ① 將傳感器全量程分成若干等間距點 ② 根據傳感器量程分點情況，由小到大按等間距遞增方式輸入相應的標準量，并記錄與各輸入值相對應的輸出值 ③ 將輸入值由大到小一點點地遞減，同時記錄與各輸入值相對應的輸出值 ④ 按照②③步驟，對傳感器進行正反行程往復循環(huán)多次測試，將得到的輸出輸入數(shù)據用表格列出并繪制成曲線 信息與控制學院儀器系 58 傳感器的標定 ?動態(tài)標定：確定傳感器的動態(tài)特性指標 ?對傳感器進行動態(tài)標定，需要對它輸入一標準激勵信號。 信息與控制學院儀器系 56 傳感器的標定 ?靜態(tài)標定：確定傳感器的靜態(tài)特性指標 要求： ? 即無加速度、振動、沖擊（除非這些參數(shù)本身就是被測物理量） ? 環(huán)境溫度一般為室溫（ 20177?！?%所經歷的時間 (4)超調量 響應曲線第一次超過穩(wěn)態(tài)值之峰高 (5)衰減率 相鄰兩個波峰（或波谷）高度下降的百分比 (6)穩(wěn)態(tài)誤差 無限長時間后傳感器的穩(wěn)態(tài)輸出值與目標值之間偏差的相對值 ?rTsT1a?sse,1 信息與控制學院儀器系 44 傳感器的動態(tài)特性 ? 微分方程 0000ba y b x y x K xa? ? ? K— 靜態(tài)靈敏度 傳遞函數(shù) 00() bH s Ka??頻率特性 ( ) ( ) 0AK? ? ??? 特點 (1)屬于靜態(tài)環(huán)節(jié)：靜態(tài)靈敏系數(shù) (2)輸出量的幅值總與輸入量成確定的比例 比例環(huán)節(jié) (3)與時間、頻率無關，無滯后，無慣性 理想環(huán)節(jié) (4)實際零階環(huán)節(jié)：緩慢變化、頻率較低 信息與控制學院儀器系 45 傳感器的動態(tài)特性 ?零階環(huán)節(jié)實例：電位計式角位移傳感器 工作原理：電源 UE 電阻環(huán) 角位移 θ 輸出電壓 U0 微分方程： 0 / 18 0/ 18 0EEU U KKU?????靜態(tài)靈敏度 信息與控制學院儀器系 46 傳感器的動態(tài)特性 ? 微分方程 傳遞函數(shù) ()() ( ) 1Y s KHs X s s??? ?頻率特性 2( ) / ( ) 1 ( ) a r c t a n( )AK? ?? ? ? ??? ? ? ? 1 0 0dya a y b xdt ??10aa? ?00bka?— 時間常數(shù) — 靜態(tài)靈敏度 dy y Kxdt? ??( ) ( ) ( )s Y s Y s K X s? ??()()( ) 1Y j KHjX j j??? ???? ?信息與控制學院儀器系 47 傳感器的動態(tài)特性 ?伯德圖：對自變量取對數(shù)標尺，幅值坐標也取分貝值，即分別畫出 和 曲線， 兩者分別稱為對數(shù)幅頻曲線和對數(shù)相頻曲線，總稱伯德圖 2 0 lg ( ) lgA ???( ) lg? ? ??信息與控制學院儀器系 48 傳感器的動態(tài)特性 ?階躍響應：一階系統(tǒng)，輸入階躍函數(shù) 0 , 0,0xtx A t???? ??? 經拉式變換 ( ) /X s A s? 1( ) ( ) ( ) ( )11KAY s H s X s K As s s s???? ? ? ? ?? ?? ?1/( ) ( ) (1 )ty t L Y s A K e ???? ? ?( )?yt動態(tài)誤差： / /( 1 )s sT Td K A K A eeeKA????????5t ?? 后可忽略 特點：一階響應的動態(tài)響應特性主要取決于 時間常數(shù) τ τ 小 階躍響應迅速 截止頻率高 慣性小 一階環(huán)節(jié)又稱為慣性環(huán)節(jié) 信息與控制學院儀器系 49 傳感器的動態(tài)特性 實例：帶阻尼彈簧測力傳感器 KC系統(tǒng)：彈簧剛度 K 阻尼系數(shù) C 0( ) ( ) ( )ckf t f t b x t??( ) ( )kf t ky t?阻尼器的阻尼力，其方向與運動方法相反，大小 與運動速度成比例 ( ) ( ) /f t c d y t d tc ?( ):cft( ):kft彈簧的阻尼力，其方向與運動方法相反，大小與位移成比例 運動微分方程為 () ( ) ( )d y tc k y t b x tdt ??時間常數(shù) /ck? ? 靜態(tài)靈敏系數(shù) /k b k? 傳感器的動態(tài)特性 信息與控制學院儀器系 50 信息與控制學院儀器系 51 傳感器的動態(tài)特性 ? 傳遞 函數(shù) 22()()2() 1nnY s KHssXs s???????頻率特性 2222
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