【正文】 的偏差，一般用百分?jǐn)?shù)表示。 ? (2)上升時(shí)間 tr —— 傳感器輸出量由穩(wěn)態(tài)值的 10%(或 5%)上升到穩(wěn)態(tài)值的 90%(或 95%)所需的時(shí)間。 ? 3)時(shí)域特性指標(biāo) ? 由以上分析可知，傳感器對(duì)階躍信號(hào)激勵(lì)響應(yīng)的時(shí)域特性主要有下列指標(biāo)。 第二節(jié) 傳感器的基本性能 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 ? ? 1 時(shí)為欠阻尼，產(chǎn)生衰減振蕩，超調(diào)量及輸出達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間都隨 ? 的增加而減小。 ? ? = 1 時(shí)為臨界阻尼，無(wú)振蕩、無(wú)超調(diào)，達(dá)穩(wěn)態(tài)輸出所需的時(shí)間為最短。 ? 二階傳感器單位階躍響應(yīng)曲線如圖 18所示，阻尼比 ? 直接影響傳感器輸出信號(hào)的振蕩次數(shù)及超調(diào)量。 ? 由式 (118)可得拉斯變換式為 ? （ 1 – 19） 第二節(jié) 傳感器的基本性能 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 ? 二階傳感器對(duì)單位階躍信號(hào)的響應(yīng)在很大程度上決定于阻尼比 ? 和固有頻率 ?0。顯然，時(shí)間常數(shù) r是衡量一階傳感器動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的重要參數(shù)， ? 越小，響應(yīng)速度越快，即傳感器的慣性越小。 第二節(jié) 傳感器的基本性能 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 ? 若傳感器保持初始響應(yīng)速度不變，則經(jīng)歷 ? 時(shí)刻輸出即可達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，但實(shí)際響應(yīng)速度隨時(shí)間的增加而變慢。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 ? （ 1 – 16） ? 一階傳感器單位階躍響應(yīng)相應(yīng)的響應(yīng)曲線如圖 1 7所示。下面以階躍信號(hào)激勵(lì)為例分析一階和二階傳感器的動(dòng)態(tài)特性。 ? ? 傳感器的時(shí)域特性是研究傳感器對(duì)所加激勵(lì)信號(hào)的瞬態(tài)響應(yīng)特性。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 理論上講，式 (110)是可以求解的，但對(duì)于一個(gè)多階的復(fù)雜系統(tǒng)，直接求解式 (110)是很困難的，為了簡(jiǎn)化求解過(guò)程，通常利用拉氏變換將式 (110)變?yōu)閭鬟f函數(shù)，或利用傅氏變換將其變?yōu)轭l率響應(yīng)函數(shù)，通過(guò)求解傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)函數(shù)來(lái)分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性。 ? 頻率保持性 ： 線性系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)輸出信號(hào)的頻率保持與輸入信號(hào)的頻率相同。 ? 疊加性 ： 當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)輸入信號(hào)激勵(lì)時(shí)，輸出的響應(yīng)等于各個(gè)輸入信號(hào)單獨(dú)激勵(lì)作用的響應(yīng)之和。 ? （ 1 – 10） ? 式中 an， an1， … ， a0 和 bm， bm1， … ， b0 均為與測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù) 。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 為了便于分析和處理傳感器的動(dòng)態(tài)特性，工程上總是采取一些近似的方法，即忽略一些影響不大的因素，以給數(shù)學(xué)模型的建立和求解帶來(lái)方便 。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? ? 在研究傳感器動(dòng)態(tài)特性時(shí)，通常以正弦變化或階躍變化信號(hào)作為輸入的激勵(lì)信號(hào)來(lái)考察傳感器的輸出響應(yīng)，當(dāng)輸入信號(hào)隨時(shí)間變化時(shí)，輸出信號(hào)能迅速準(zhǔn)確地反映輸入信號(hào)幅度的大小和波形的變化，這樣的傳感器可以看成是理想的傳感器。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 二、傳感器的動(dòng)態(tài)特性 ? 傳感器的動(dòng)態(tài)特性 (Dynamic Characteristic)是反映傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。即 ? （ 1 – 9） ? 式中 ?x — 在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)的最大絕對(duì)誤差 ? 去掉上式中百分?jǐn)?shù)“ %”所得 ?m 值，即表示儀表的精度等級(jí)，如 、 0. 1級(jí)、 0. 5級(jí)、 1. 0級(jí)、 1. 5級(jí)等。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? ? 精度 ( Precision)即精確度，是反映傳感器系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合誤差指標(biāo)，即準(zhǔn)確度和精密度的綜合偏差程度。 ? 如 圖 16所示，用正反行程標(biāo)準(zhǔn)偏差的 2～ 3倍值對(duì)滿量程輸出值 YFS — 滿量程輸出值。遲滯性由正向和反向輸出量的最大偏差 ?m對(duì)滿量程輸出的 YF ? ? 遲滯性 (Delay ability)是指?jìng)鞲衅髟谡?(輸入量增大 )、反 (輸入量減小 )行程期間輸出和輸入特性曲線不重合的程度，也就是說(shuō)，對(duì)應(yīng)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器正、反行程的輸出信號(hào)大小不相等，如 圖 15所示。對(duì)于圖 14 (a)所示傳感器線性測(cè)量系統(tǒng)，其靈敏度是一個(gè)常數(shù)，可以以增量式表示，即 ? ? 對(duì)于圖 14 (b)所示傳感器非線性測(cè)量系統(tǒng)，其靈敏度不是常數(shù)，此時(shí)應(yīng)以微量式表示，即 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? （ 1 – 6） ? 一般都希望傳感器有較高的靈敏度，且在滿量程范圍內(nèi)恒定不變，即傳感器的輸出和輸入特性為直線。S — 滿量程輸出量。 ? 校準(zhǔn)曲線是利用一定等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，對(duì)傳感器進(jìn)行反復(fù)測(cè)試所得各種輸出和輸入數(shù)據(jù)畫成的曲線 ； 擬合直線是能反映校準(zhǔn)曲線的變化趨勢(shì)且使誤差的絕對(duì)值為最小的直線。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 如 圖 13所示，這種方法稱之為傳感器非線性的“線性化”。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 各種差動(dòng)傳感器具有 圖 12(c)所示的線性特性，因?yàn)楫?dāng)其一邊輸出為 y1 = a1x + a2x2 + ... + anxn ? 另一邊輸出為 ? y2 = a1x + a2x2 – a3x3 ... + ( 1)nanxn ? 差動(dòng)傳感器輸出為 ? y = y1 – y2 = 2 ( a1x + a3x3 + a5x5 + ... ) ? 可見差動(dòng)傳感器可以使線性得到改善，同時(shí)使輸出量放大一倍 。 ? (3)僅有奇次非線性項(xiàng)。此時(shí)傳感器輸出與輸入特性曲線如圖 12(a)所示，多項(xiàng)式 (11)中 ? a0 = a2 = a3 = ... = an = 0 ? 因此得到 y = a1x （ 1 – 2） ? 顯然，式 (12)是一個(gè)理想的線性表達(dá)式 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? (2)僅有偶次非線性項(xiàng) 。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 在研究傳感器線性特性時(shí)，多項(xiàng)式 (11)中的零位輸出可以不予考慮，此時(shí)傳感器輸出與輸入特性曲線 (Characteristic Curve)如 圖 12(a) ～ (c)所示。 下一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 按照解析法，傳感器的輸出與輸入關(guān)系一般可用多項(xiàng)式 (11)來(lái)表示。 ? ? 傳感器的線性度 ( Linearity)是指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間關(guān)系的線性程度。 上一頁(yè) 返回 第二節(jié) 傳感器的基本性能 ? 一、傳感器的靜態(tài)特性 ? 傳感器的靜態(tài)特征 (Static characteristic)是指在穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下，傳感器輸出量與輸入量之間的關(guān)系特征。 ? 傳感器是一個(gè)二端口裝置，傳感器的基本特性指的是其端口輸入信號(hào)與輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系的特性。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第一節(jié) 傳感與檢測(cè)技術(shù)的基本概念 ? 4)智能化傳感器 ? 智能傳感器是當(dāng)代高科技研究的熱點(diǎn)，是一種帶微處理器的傳感器，它兼有信息檢測(cè)、存儲(chǔ)和處理功能，并能通過(guò)軟件對(duì)傳感器內(nèi)部行為進(jìn)行調(diào)理，使傳感器工作在最佳狀態(tài)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第一節(jié) 傳感與檢測(cè)技術(shù)的基本概念 ? 2)微細(xì)加工技術(shù) ? 微細(xì)加工技術(shù)即微米加工技術(shù)，是開發(fā)微型傳感器的工藝技術(shù)，目前大體上分為 3類，其一是硅微機(jī)械加工技術(shù) ； 其二是以激光精密加工為主體的超精密機(jī)械加工技術(shù) ； 其三是 X射線深層光刻電鑄成型技術(shù)。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第一節(jié) 傳感與檢測(cè)技術(shù)的基本概念 ? 因此，我國(guó)傳感器行業(yè)必須樹立創(chuàng)新意識(shí)，加速科研成果的轉(zhuǎn)換，加快新型傳感器產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，不斷壯大自己的科技實(shí)力，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距 ； 同時(shí)，要考慮走聯(lián)合之路，加大產(chǎn)業(yè)規(guī)模化建設(shè)，提高產(chǎn)品的性價(jià)比，迅速提高國(guó)產(chǎn)傳感器的市場(chǎng)占有率 。而且從各學(xué)科技術(shù)平衡發(fā)展的角度看，我國(guó)的傳感器技術(shù)仍落后于通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度，在很多學(xué)科領(lǐng)域尚不能滿足要求。 上一頁(yè) 下一頁(yè) 返回 第一節(jié) 傳感與檢測(cè)技術(shù)的基本概念 ? 我國(guó)在 20世紀(jì) 80年代末就將傳感器列入國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，近 20年來(lái)，經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)，目前全國(guó)從事傳感器研制和生產(chǎn)單位有近 2 000家，敏感元件及傳感器產(chǎn)品的品種已有近 6 000種，傳感器產(chǎn)量年增長(zhǎng)率超過(guò) 15 % ，2022年銷售總額達(dá) 430億元。近 10年來(lái)，世界傳感器市場(chǎng)需求及產(chǎn)量均在以持續(xù)穩(wěn)定的增長(zhǎng)之勢(shì)向前發(fā)展