第一章 传感器的一般特性.ppt

文档介绍：第一章传感器的一般特性
一、传感器的静特性
二、传感器的动特性
三、传感器的技术指标
研究传感器输入输出关系及特性。
输入信号可分为静态量和动态量。
传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来描述。
传感器的静态特性
传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出输入关系。
衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度, 迟滞和重复性等。它们是衡量传感器优劣的指标。
一、线性度(非线性误差)
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示:
式中: a0——零位输出
a1 ——灵敏度
a2, …, an——非线性项系数。
各项系数不同, 决定了特性曲线的形状不相同。
理想情况仅含有一次项,希望表达式仅含奇次项,偶次项和零次项消除。传感器在结构上采用差动式结构可实现。
传感器非线性大小评定方法
静特性曲线可通过实际测试获得。首先在标准工作状态下,用标准仪器设备对传感器进行标定(测试),得到其输入输出实测曲线,即校准曲线,然后作一条理想直线,即拟合直线,校准曲线与拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比,称为传感器的非线性误差(或线性度)
在采用直线拟合线性化时,传感器的输出输入校正曲线与其拟合曲线间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度或非线性误差,通常用相对误差表示。
校准曲线与拟合直线间最大偏差
传感器满量程输出
几种直线拟合方法(a) 理论拟合(b) 过零旋转拟合
(c) 端点连线拟合(d) 端点平移拟合
即使是同类传感器, 拟合直线不同, 其线性度也是不同的。选取拟合直线的方法很多, 用最小二乘法求取的拟合直线的拟合精度最高。
(1) 拟合直线方程
y=k+b x 
设有n对测量数据(xi,yi), 用直线方程y= k +bx拟合, 根据测量数据值, 求方程中系数k 、b的最佳估计值。
可应用最小二乘法原理, 使各测量数据点yi与直线输出偏差的平方和为最小。
(2) 多项式拟合
二、迟滞
迟滞是指传感器在正反行程中输出输入曲线不重合的现象。其数值用最大偏差或最大偏差的一半与满量程输出值的百分比表示
迟滞现象反应了传感器机械
结构和制造工艺上的缺陷,
(如轴承摩擦,间隙,螺钉
松动,元件腐蚀及灰尘等)
式中: ΔHmax——正反行程输
出值间的最大差值。