文档介绍：一、传感器的一般特性
1、静态特性与动态特性定义
从输入信号不随时间变化或变化极其缓慢的角度考虑的传感器特性称为传感器静态特性。
信号
时间
静态信号
动态信号
从输入信号随时间变化较大的角度考虑的传感器特性称为传感器动态特性。
0
2、传感器静态特性
(1)传感器线性度
输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度称为线性度。一般用非线性误差表示可用下式表示
输出量Y
输入量X
0
输出量Y
曲线a存在零点误差,但并不存在非线性误差。这是传感器经常遇到的问题,比如我们在以后章节要学****的霍尔传感器就存在零点误差,我们可以在调理电路中把零点误差处理掉。
曲线b既存在零点误差,又存在输入量与输出成反比,但并不存在非线性误差。这也是传感器经常遇到的问题之一,比如我们在以后章节要学****的超声波传感器是这样,我们可以在调理电路中和数据处理中可以解决。
曲线a
曲线b
0
X
(2)传感器的灵敏度
定义
传感器的灵敏度是其在稳态下输出增量
:
对于线性传感器,其灵敏度就是它的静态特性的斜率,如图(a)所示,即:
Y
X
M点
0
N点
非线性传感器的灵敏度是一个变量,如图(b)所示,即用表示传感器在其某一工作点的灵敏度。
Y
X
M点
0
(3)传感器的重复性
重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时,所得特性曲线不一致性的程度(见图)。多次按相同输入条件测试的输出特性曲线越重合,其重复性越好,其重复性误差也越小。
Y
X
满量程输出值
0
传感器为何会产生重复性误差?
传感器机械部分的磨损、间隙、松动
敏感元件内摩擦、积尘
辅助电路老化和漂移
不重复性误差一般属于随机误差性质,反映的是测量结果偶然误差大小,而不表示与真值之间的差别,有时重复性很好但可能偏离真值。不重复性误差可以通过校准测得。
注意
(4)迟滞
迟滞特性能表明传感器在正向(输入量增大)行程和反向(输入量减小)行程期间,输出输入特性曲线不重合的程度。对于同一输入正向和反向行程的差值用E表示为:
Y
X
这种现象称为“迟滞”,E称为迟滞误差。
0
在整个测量范围内产生的最大滞环误差用
表示,它与满量程输出值的比值称为最大迟滞率
(5)最小检测量和分辨率
最小检测量是指传感器能确切反映被测的最低极限量。最小检测量越小表示传感器检测微量的能力越高。
由于传感器的最小检测量易受噪声的影响,所以一般用相当于噪声电平的若干倍的被测量为最小检测量,用公式表示为:
M 为最小检测量
C为系数(与传感器结构类型有关)N为噪声电平
K 传感器的灵敏度
举例
,,对于电容传感器一般取系数为2,则由公式可得其最小检测量:
传感器的分辨率指在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量
也可以用该值相对满量程输入值的百分数
来表示。
数字传感器的分辨率可用输出数字指示值最后一位所代表的输入量。