第2章传感器一般特性课件

2.1 传感器的静态特性2.2 传感器的动态特性2.3 传感器标定 第2 2章 传感器的一般特性1概况1您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。概况2您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。概况3您的内容打在这里，或者通过复制您的文本后。+整体概况2v被测量（X）的两种形式：静态量：被测量处于稳定状态或缓慢变化状态。动态量：被测量随时间变化。v传感器的输入输出特性静态特性：传感器在静态工作状态下的输入输出特性。即输入量是静态量，输出量是输入量的确定函数。通过静态性能指标来表示。动态特性：输入量是动态量，反映传感器对输入量的响应特性。2.1 传感器的静态特性3 2v方程表示代数多项式：静特性方程在多数情况下可以写成如下的代数多项式形式：Y=a0+a1x+a2x2+anxnv曲线表示：图线能表示出传感器特性的变化趋势以及何处有最大或最小的输出，何处传感器灵敏度高，何处低。当然，也能通过其特性曲线，粗略地判别出是线性或非线性传感器。v列表表示：数据表格绘制曲线,拟合,插值传感器静态特性的一般知识4 3 传感器的几种典型静态特性示意图(c)5 4传感器主要静态性能符合度灵敏度线性度零漂及温漂重复性迟滞分辨力和阈值测量范围和量程总精度传感器的主要静态性能指标6 5一、测量范围与量程v测量上限：传感器所能测量的最大被测量的数值（xmax)。v测量下限：传感器所能测量的最小被测量的数值(xmin)。v测量范围：-50150、0 50、-50+50、20 100v量程：测量上限和测量下限的代数差。量程=xmax-xmin如：量程=150-（-50）=2007 6二、分辨力和阈值8 7v输入分辨率：v输出分辨率：v阈值(死区、灵敏限）：输入量由零变化到使输出量开始发生可观测变化的 输入量值。9 8三、灵敏度传感器在静态工作条件下，其单位输入所产生的输出，称为灵敏度，或更严格地说为静态灵敏度。传感器灵敏：指其灵敏度高，也指其分辨率高。10 9四、迟滞对于某一输入量，传感器在正行程时的输出量明显地、有规律地不同于其在反行程时在同一输入量下的输出量，这一现象称为迟滞。迟滞产生的原因：机械部件的摩擦、间隙、松动，磁性材料的磁滞等。11 10五、重复性 在相同的工作条件下，在一段短的时间间隔内，输入量从同一方向作满量程变化时，同一输入量值所对应的连续先后多次测量所得的一组输出量值，他们之间相互偏离的程度便称为传感器的重复性。重复性反映的是传感器的随机误差，所以用标准偏差S S来表示重复性。12 11标准偏差的计算、用贝塞尔公式计算式中：y yijij-第i i个校准点上第j j个测得值（i=1i=1m,j=1m,j=1n)n)。y-y-第i i个校准点上一组测得值的算术平均值。13 12、用极差法计算：式中：w wi i-极差。在第i i个校准点上的n n个测得值中 最大值与最小值之差的绝对值。d dn n-极差系数。取决于测量次数。14 13六、线性度线性度 传感器的输入输出校准曲线与所选定的参考直线之间的偏离程度。随参考直线的性质和引法不同，线性度主要有下面四种 v绝对线性度v端基线性度v独立线性度v最小二乘线性度15 14绝对线性度v传感器的实际平均输出特性曲线对一在其量程内事先规定好的理论直线的最大偏差，有时又称理论线性度。以传感器满量程输出的百分比表示：16 15端基线性度v传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。端基直线：定义为由传感器量程所决定的实际平均输出特性曲线首、末两端点的连线。平移端基直线：17 16独立线性度v相对于“最佳直线”的线性度，又称最佳线性度。所谓最佳是指保证最大偏差最小。18 17最小二乘线性度：v用最小二乘法求得校准数据的理论直线。假定，n个测点，第i个测点的残差为：（2-1-20）19 18 （2-1-20）20 1921 2022 2123 22七、符合度v所谓符合性，就是传感器的 输入输出特性符合或接近某一参考曲线的性能。评定符合性优劣的指标称为符合度v确定参考曲线的函数形式时：满足拟合精度的要求函数形式尽可能简单多项式次数尽可能低24 23八、漂移y y0 0:传感器零点的初始输出值y y0 0 :传感器零点的最大或最小输出值零点时漂：传感器一小时内的零点漂移D为：25 24零点温漂：26 25灵敏度漂移：在室温T1时传感器满量程输出平均值。：在T2温度下保温一小时后，传感器满量程输出平均值。27 26九、总精度：迟滞误差：重复性误差：线性误差：非线性误差v方和根法：v代数和法：v部颁标准：28 2729 282.2 传感器的动态特性动态特性的一般数学模型高阶常系数线性微分方程：用D代表30 29传递函数31 30正弦输入时的频率响应 频率响应就是在稳定的状态下，B/A幅值和相位随而变化的特性。频率响应的通式：幅频特性 相频特性32 31零阶传感器33 32一阶传感器34 3335 34一阶系统及其幅相特性36 35两边各除以a0，并以D=d/dt代入：令：二阶传感器：37 3638 37二阶传感器幅相图39 38频域性能指标v通频带：幅值衰减3db（0.707)时所对应的频率范围。v工作频带g1或g2：幅值误差为5%或10%所对应的频率范围。v相位误差：在工作频带范围内，传感器实际输出与输入间的相位误差。40 39频域的各项动态性能指标41 40阶跃输入时的时间响应t0U(t)A42 41一阶传感器的阶跃响应43 4244 43二阶传感器的阶跃响应45 4446 45第一种情况：过阻尼1：有不同的实根第二种情况：临界阻尼=1：有相同的重根47 46第三种情况：欠阻尼01：有共轭复根 48 47时域性能指标v时间常数：输出值上升到稳态值 的63%所需的时间。v上升时间tr：输出值从稳态值的10%上升到90%所需的时间。v响应时间t2或t5：输出值到达稳态值的98%或95%所需的时间。v超调量：49 48时域性能指标50 492.3 传感器标定传感器的标定，就是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定度的过程，通过试验建立传感器输出量与输入量之间的对应关系，同时确定出不同使用条件下的误差关系。传感器的标定系统一般由被测量的标准发生器、被测量的标准测试系统、待标定传感器所配接的信号调节器和显示、记录器等组成。传感器的标定分为两种：静态标定和动态标定。51 50Q|A您的问题是？善于提问,勤于思考问答环节52结束语感谢参与本课程，也感激大家对我们工作的支持与积极的参与。课程后会发放课程满意度评估表，如果对我们课程或者工作有什么建议和意见，也请写在上边53感谢您的观看与聆听本课件下载后可根据实际情况进行调整54