傳感器第一章

1、信息與電氣工程學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院羅清華羅清華辦公室：科研樓辦公室：科研樓1#1#南樓南樓思考題思考題1. 1. 如何獲得傳感器的輸入輸出特性？如何獲得傳感器的輸入輸出特性？2. 2. 怎樣評(píng)價(jià)其性能指標(biāo)，參數(shù)？怎樣評(píng)價(jià)其性能指標(biāo)，參數(shù)？3. 3. 傳感器校準(zhǔn)的條件是什么？傳感器校準(zhǔn)的條件是什么？4. 4. 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理指標(biāo)指標(biāo) 1.2 傳感器的靜態(tài)特性分析傳感器的靜態(tài)特性分析1.3 傳感器傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析的動(dòng)態(tài)特性分析1.4 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定1.5 傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器：傳感器：輸入量輸入量電量電量傳感器的一般特性：傳感器的一般特性：描述此種變換的

2、輸入與輸出關(guān)系描述此種變換的輸入與輸出關(guān)系. .輸入量為常量或變化極慢時(shí)（慢變或穩(wěn)定信號(hào)）輸入量為常量或變化極慢時(shí)（慢變或穩(wěn)定信號(hào)）靜態(tài)特性。描述：微分方程對(duì)應(yīng)的一階以上為靜態(tài)特性。描述：微分方程對(duì)應(yīng)的一階以上為0. 0. .輸入量隨時(shí)間變化極快時(shí)（快變信號(hào)）輸入量隨時(shí)間變化極快時(shí)（快變信號(hào)）動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性主要影響因素：主要影響因素：傳感器內(nèi)部?jī)?chǔ)能元件傳感器內(nèi)部?jī)?chǔ)能元件( (電感、電容、質(zhì)電感、電容、質(zhì)量塊、彈簧等量塊、彈簧等) )影響。影響。 niiixaxfy0 xaay10 xay1xy、1.2 傳感器的靜態(tài)特性分析傳感器的靜態(tài)特性分析1.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析1.

3、4 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定1.5 傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器在穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下，其輸出一輸入關(guān)系稱為靜傳感器在穩(wěn)態(tài)信號(hào)作用下，其輸出一輸入關(guān)系稱為靜態(tài)特性。態(tài)特性。 mjijijiyymy1du21iiyx，ijiyxuijiyxd；標(biāo)定曲線衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)有衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)有( (哪些指標(biāo)、物理意哪些指標(biāo)、物理意義、計(jì)算和怎么用義、計(jì)算和怎么用) )： 1. 1.測(cè)量范圍；測(cè)量范圍； 2. 2.量程；量程； 3. 3.靈敏度；靈敏度； 4. 4.分辨率、分辨力和閾值；分辨率、分辨力和閾值； 5. 5.線性度；線性度； 6. 6.重復(fù)性；重復(fù)性； 7. 7.

4、遲滯；遲滯； 8. 8. 穩(wěn)定性（漂移）；穩(wěn)定性（漂移）； 9. 9. 溫漂；溫漂； 10.10.抗干擾穩(wěn)定性；抗干擾穩(wěn)定性； 11. 11.靜態(tài)測(cè)量不確定度。靜態(tài)測(cè)量不確定度。 1. 1. 測(cè)量范圍測(cè)量范圍2 .2 .量量 程程3. 3. 靈敏度和靈敏度誤差靈敏度和靈敏度誤差標(biāo)定曲線xyxySxddlim03、靜態(tài)靈靜態(tài)靈敏度與靈與靈敏度誤誤差 傳傳感器輸輸出的變變化量y與與引起該變?cè)撟兓康妮斴斎胱冏兓縳之比即為為其靜態(tài)靈靜態(tài)靈敏度，其表達(dá)達(dá)式為為xyk 傳感器輸出曲線的斜率就是其傳感器輸出曲線的斜率就是其靈敏度靈敏度。對(duì)具有。對(duì)具有線性特性線性特性的傳感器，的傳感器，其特性曲線的斜率處

5、處相同，靈敏度其特性曲線的斜率處處相同，靈敏度k k是一常數(shù)，與輸入量大小無(wú)關(guān)。是一常數(shù)，與輸入量大小無(wú)關(guān)。 由于某種原因，會(huì)引起靈敏度變化，產(chǎn)生靈敏度誤差。靈敏度誤差用由于某種原因，會(huì)引起靈敏度變化，產(chǎn)生靈敏度誤差。靈敏度誤差用相對(duì)誤差表示相對(duì)誤差表示，即，即%100kks 標(biāo)定曲線 擬合直線 A y x x y 靈敏度 zyxaaafy，外殼振動(dòng)筒支承骨架基座拾振線圈諧振線圈鉑電阻標(biāo)定曲線分辨力分辨力分辨率分辨率 minmaxminxxxrii，min，ixminmax，ixminmaxminmaxxxxri，針對(duì)全測(cè)量范圍辨率針對(duì)全測(cè)量范圍辨率1 .1 .測(cè)量范圍測(cè)量范圍2 .2 .量量

6、 程程3. 3. 靜態(tài)靈敏度和靈敏度誤差靜態(tài)靈敏度和靈敏度誤差4. 4. 分辨力、分辨率和閾值分辨力、分辨率和閾值在傳感器輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為在傳感器輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為閾值閾值。5. 5.線性度線性度 傳感器的輸出輸入關(guān)系或多或少地存在非線性問題。傳感器的輸出輸入關(guān)系或多或少地存在非線性問題。在不考慮遲滯、蠕變、不穩(wěn)定性等因素的情況下，其靜特在不考慮遲滯、蠕變、不穩(wěn)定性等因素的情況下，其靜特性可用下列多項(xiàng)式代數(shù)方程表示：性可用下列多項(xiàng)式代數(shù)方程表示： 在在使用非線性特性的傳感器時(shí)，如果非線性項(xiàng)的方次不使用非線性特性的傳感器時(shí)，如果非線性項(xiàng)的方次不高，在輸入量變化范圍不大的條件下，可以

7、用切線或割線等高，在輸入量變化范圍不大的條件下，可以用切線或割線等直線來(lái)近似地代表實(shí)際曲線的一段，即線性擬合。直線來(lái)近似地代表實(shí)際曲線的一段，即線性擬合。 230123.nnyaa xa xa xa x 線性度線性度是以一定的擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線是以一定的擬合直線作基準(zhǔn)與校準(zhǔn)曲線作比較，其不一致的最大偏差與理論滿量程輸出值作比較，其不一致的最大偏差與理論滿量程輸出值的百分比來(lái)進(jìn)行計(jì)算：的百分比來(lái)進(jìn)行計(jì)算： 式中：YFSymaxymin 滿量程輸出電壓 %100)/(maxFSLLy對(duì)于非理想直線特性的傳感器，需要進(jìn)行非線性校正，對(duì)于非理想直線特性的傳感器，需要進(jìn)行非線性校正，常采用以下方法

8、常采用以下方法 ：理論擬合；理論擬合；過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合；過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合；端點(diǎn)連線擬合；端點(diǎn)連線擬合； 端點(diǎn)連線平移擬合；端點(diǎn)連線平移擬合；最小二乘擬合；最小二乘擬合；最小包容擬合等。最小包容擬合等。1. 1. 理論擬合理論擬合- -擬合直線為傳感器的理論特性，與實(shí)際測(cè)試擬合直線為傳感器的理論特性，與實(shí)際測(cè)試值無(wú)關(guān)。該方法十分簡(jiǎn)單，但值無(wú)關(guān)。該方法十分簡(jiǎn)單，但 一般說(shuō)一般說(shuō)LmaxLmax較大。較大。2. 2. 過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合- -常用于曲線過(guò)零的傳感器。擬合時(shí)，使常用于曲線過(guò)零的傳感器。擬合時(shí)，使L1= L1= L2L2=Lmax=Lmax。這種方法也比較簡(jiǎn)單，非線性誤差。這種方法也比較簡(jiǎn)

9、單，非線性誤差比前一種小很多。比前一種小很多。3. 3. 端點(diǎn)連線擬合端點(diǎn)連線擬合- -把輸出曲線兩端點(diǎn)的連線作為擬合直線。這種方把輸出曲線兩端點(diǎn)的連線作為擬合直線。這種方法比較簡(jiǎn)便，但由于數(shù)據(jù)依據(jù)不充分，且計(jì)算的線性度值往往偏法比較簡(jiǎn)便，但由于數(shù)據(jù)依據(jù)不充分，且計(jì)算的線性度值往往偏大，因此不能充分發(fā)揮傳感器的精度潛力。大，因此不能充分發(fā)揮傳感器的精度潛力。LmaxLmax也較大。也較大。4. 4. 端點(diǎn)平移擬合端點(diǎn)平移擬合- -圖圖d d中在圖中在圖c c基礎(chǔ)上使直線平移，移動(dòng)距離為原先基礎(chǔ)上使直線平移，移動(dòng)距離為原先 LmaxLmax的一半，這樣輸出曲線分布于擬合直線的兩側(cè)，的一半，這樣輸

10、出曲線分布于擬合直線的兩側(cè)，L2 = L2 = L1L1 = = L3L3 =Lmax =Lmax，與圖，與圖c c相比，非線性誤差減小一半相比，非線性誤差減小一半, ,提高了精度。提高了精度。5. 5. 最小二乘擬合最小二乘擬合設(shè)擬合直線方程為設(shè)擬合直線方程為 bkxy若實(shí)際校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)有若實(shí)際校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)有n n個(gè)，則第個(gè)，則第i i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線上相應(yīng)值個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線上相應(yīng)值之間的殘差為之間的殘差為)(bkxyiii最小二乘法擬合直線的原理最小二乘法擬合直線的原理就是使就是使 2i i為最小值，為最小值，即即niniiiibkxy1122min)(也就是使也就是使 2 2i i對(duì)

11、對(duì)k k和和b b一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，即一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，即0)(22iiiixbkxyk0) 1)(22bkxybiii從而求出從而求出k k和和b b的表達(dá)式為的表達(dá)式為 22)(iiiiiixxnyxyxnk 222)(iiiiiiixxnyxxyxb 在獲得在獲得k k和和b b之值后代入式擬合直線方程即可得到擬之值后代入式擬合直線方程即可得到擬合直線，然后按前式殘差公式求出殘差的最大值合直線，然后按前式殘差公式求出殘差的最大值LmaxLmax即為非線性誤差。即為非線性誤差。6. 6.獨(dú)立線性度：獨(dú)立線性度： 任意的斜率、截距，實(shí)現(xiàn)誤差和最小。任意的斜率、截距，實(shí)現(xiàn)誤差和最小。 線性度的

12、討論：線性度的討論： 折線，不考慮線性度的問題了折線，不考慮線性度的問題了6. 6.重復(fù)性重復(fù)性 重復(fù)性重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎氚赐环较蜻B續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎氚赐环较蜻B續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線不一致的程度。如圖所示為輸出曲線的重復(fù)特性曲線不一致的程度。如圖所示為輸出曲線的重復(fù)特性 正行程的最大重復(fù)性誤差正行程的最大重復(fù)性誤差為為Rmax1Rmax1，反行程的最大，反行程的最大重復(fù)性誤差為重復(fù)性誤差為Rmax2Rmax2。重。重復(fù)性誤差取這兩個(gè)誤差之復(fù)性誤差取這兩個(gè)誤差之中較大者為中較大者為RmaxRmax，再除以，再除以滿量程滿量程y yFSFS輸出的百分?jǐn)?shù)表輸出的百分?jǐn)?shù)表示

13、，即示，即 %100)/(FSmaxRRy 7. 7.遲滯遲滯 傳傳感器在正(輸輸入量增大)反(輸輸入量減減小)行程中輸輸出輸輸入曲線線不重合的現(xiàn)現(xiàn)象稱為遲滯稱為遲滯。如下圖圖所示 產(chǎn)生的主要原因：傳感器機(jī)械部分存在不可避免的缺陷，如軸承摩產(chǎn)生的主要原因：傳感器機(jī)械部分存在不可避免的缺陷，如軸承摩 擦、間隙、緊固件松動(dòng)、材料的內(nèi)摩擦、積塵等。擦、間隙、緊固件松動(dòng)、材料的內(nèi)摩擦、積塵等。%100)/)(2/1 (FSmaxHHymaxH正反行程正反行程輸輸出最大差出最大差值值8.穩(wěn)定性穩(wěn)定性 穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅髟陂L(zhǎng)時(shí)間工作的情況下輸出量發(fā)生的變是指?jìng)鞲衅髟陂L(zhǎng)時(shí)間工作的情況下輸出量發(fā)生的變化，

14、有時(shí)稱為長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定性或零點(diǎn)漂移?；?，有時(shí)稱為長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定性或零點(diǎn)漂移。時(shí)間范圍：時(shí)間范圍：1小時(shí)、小時(shí)、1天、天、1個(gè)月、半年或個(gè)月、半年或1年等。年等。9.溫度穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性 溫度穩(wěn)定性又稱為溫度漂移，它是指?jìng)鞲衅髟谕饨鐪囟茸儨囟确€(wěn)定性又稱為溫度漂移，它是指?jìng)鞲衅髟谕饨鐪囟茸兓瘯r(shí)輸出量發(fā)生的變化?；瘯r(shí)輸出量發(fā)生的變化。10.抗干擾穩(wěn)定性抗干擾穩(wěn)定性 這是指?jìng)鞲衅鲗?duì)外界干擾的抵抗能力，例如抗沖擊和振動(dòng)這是指?jìng)鞲衅鲗?duì)外界干擾的抵抗能力，例如抗沖擊和振動(dòng)的能力、抗潮濕的能力、抗電磁場(chǎng)干擾的能力等。的能力、抗潮濕的能力、抗電磁場(chǎng)干擾的能力等。11.靜態(tài)測(cè)量不確定度靜態(tài)測(cè)量不確定度 靜態(tài)測(cè)量不

15、確定度（傳統(tǒng)上也稱為靜態(tài)誤差）是指?jìng)鞲衅黛o態(tài)測(cè)量不確定度（傳統(tǒng)上也稱為靜態(tài)誤差）是指?jìng)鞲衅髟谄淙砍虄?nèi)任一點(diǎn)的輸出值與其理論值的可能偏離程度。在其全量程內(nèi)任一點(diǎn)的輸出值與其理論值的可能偏離程度。1.2 傳感器的靜態(tài)特性分析傳感器的靜態(tài)特性分析1.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析1.4 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定1.5 傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器的動(dòng)特性傳感器的動(dòng)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。1.3.1 1.3.1 傳感器的數(shù)學(xué)模型傳感器的數(shù)學(xué)模型 要精確地建立傳感器要精確地建立傳感器( (或測(cè)試系統(tǒng)或測(cè)試系統(tǒng)) )的

16、數(shù)學(xué)模型是很困難的。的數(shù)學(xué)模型是很困難的。在工程上總是采取一些近似的方法；忽略一些影響不大的因素，在工程上總是采取一些近似的方法；忽略一些影響不大的因素，給數(shù)學(xué)模型的確立和求解都帶來(lái)很多方便。通常認(rèn)為可以用給數(shù)學(xué)模型的確立和求解都帶來(lái)很多方便。通常認(rèn)為可以用線線性時(shí)不變系統(tǒng)理論性時(shí)不變系統(tǒng)理論來(lái)描述傳感器的動(dòng)態(tài)持性。從數(shù)學(xué)上可以用來(lái)描述傳感器的動(dòng)態(tài)持性。從數(shù)學(xué)上可以用常系數(shù)線性微分方程表示傳感器輸出量常系數(shù)線性微分方程表示傳感器輸出量y y與輸入量與輸入量x x的關(guān)系，這的關(guān)系，這種方程的通式如下：種方程的通式如下：1110111101.nnnnnnmmnmmmd ydyd yaaaa ydt

17、dtdtd xdxd xbbbb xdtdtdt11101110. ( ). ( )nnnnmmmma sasa say sb sbsb sb x s11101110.( )( )( ).mmmmnnnnb sbsbsby sW sx sa sasa sa1110111101( )( )( )( )( )( )( )( )nnnnnnmmmmmmd y tdy tdy taaaa y tdtdtdtd x tdx tdx tbbbb x tdtdtdt拉氏變換拉氏變換求傳遞函數(shù)求傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)： 零初始條件下，線性定常系統(tǒng)零初始條件下，線性定常系統(tǒng)輸出量的拉氏變換和輸入量的拉氏輸出

18、量的拉氏變換和輸入量的拉氏變換變換之比稱為系統(tǒng)傳遞函數(shù)。在零初始條件下，對(duì)前式兩邊同時(shí)作之比稱為系統(tǒng)傳遞函數(shù)。在零初始條件下，對(duì)前式兩邊同時(shí)作拉氏變換，則有：拉氏變換，則有：27傳遞函數(shù)的特點(diǎn)：傳遞函數(shù)的特點(diǎn)：1 1）傳遞函數(shù)表示了系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)性能，與輸入量傳遞函數(shù)表示了系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)性能，與輸入量大小及性質(zhì)無(wú)關(guān)。大小及性質(zhì)無(wú)關(guān)。2 2）相似系統(tǒng)。相似系統(tǒng)。傳遞函數(shù)不拘泥于被描述系統(tǒng)物理結(jié)傳遞函數(shù)不拘泥于被描述系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)而只反映動(dòng)態(tài)性能。構(gòu)而只反映動(dòng)態(tài)性能。不同的物理系統(tǒng)，可以用相不同的物理系統(tǒng)，可以用相同的傳遞函數(shù)來(lái)描述，稱為相似系統(tǒng)。同的傳遞函數(shù)來(lái)描述，稱為相似系統(tǒng)。3 3）傳遞函數(shù)可

19、以有量綱，也可以無(wú)量綱。傳遞函數(shù)可以有量綱，也可以無(wú)量綱。4 4）傳遞函數(shù)是復(fù)變量傳遞函數(shù)是復(fù)變量s s的有理分式。的有理分式。對(duì)于實(shí)際系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)際系統(tǒng)，分子階次分子階次mnm1,H(j)=1/jt，系統(tǒng)，系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)積分器。其中相當(dāng)于一個(gè)積分器。其中A()幾乎與激勵(lì)頻率成反幾乎與激勵(lì)頻率成反比，相位滯后近比，相位滯后近90。故一。故一階系統(tǒng)適合測(cè)試緩變或低頻階系統(tǒng)適合測(cè)試緩變或低頻的被測(cè)量。的被測(cè)量。2）時(shí)間常數(shù)）時(shí)間常數(shù)T是反映是反映一階系統(tǒng)特性的重要一階系統(tǒng)特性的重要參數(shù)，其值決定系統(tǒng)參數(shù)，其值決定系統(tǒng)適用的頻率范圍。適用的頻率范圍。 T1 )(T3 0.707 1 T2-90o -

20、45o )(A一階系統(tǒng)的幅頻、相頻特性圖 2222)(nnnSSkSGnnnjjH2)()(222（2）二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)）二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù) 由二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：由二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：可得二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為：可得二階系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)為：相應(yīng)的幅頻特性和相頻特性分別為：相應(yīng)的幅頻特性和相頻特性分別為： 22221( )14nnA 22( )arctan1nn 相應(yīng)的幅頻、相頻特性曲線的伯德圖如圖所示。相應(yīng)的幅頻、相頻特性曲線的伯德圖如圖所示。（a a）幅頻特性）幅頻特性 （b b）相頻特性）相頻特性二階系統(tǒng)伯德圖二階系統(tǒng)伯德圖二階系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：二階系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：1

21、）當(dāng)）當(dāng)n，A()0；2）影響二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是）影響二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的參數(shù)是固有頻率和阻尼比固有頻率和阻尼比。其固有頻率其固有頻率n的選擇應(yīng)以工作頻率范圍為依據(jù)。的選擇應(yīng)以工作頻率范圍為依據(jù)。在在=n附近，系統(tǒng)幅頻特性受阻尼比影響極大。附近，系統(tǒng)幅頻特性受阻尼比影響極大。n時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生共振，實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)該避免此情時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生共振，實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)該避免此情況。此時(shí)況。此時(shí)A()=1/2，()=-90o；3）n段，段，()趨近于趨近于180，即輸出信號(hào)幾乎和輸，即輸出信號(hào)幾乎和輸入反相。在入反相。在 趨近趨近n區(qū)間，區(qū)間，()隨頻率的變化而劇隨頻率的變化而劇烈變化，而且烈變化，而且越小，

22、變化越劇烈；越小，變化越劇烈；4）二階系統(tǒng)是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)。）二階系統(tǒng)是一個(gè)振蕩環(huán)節(jié)。 從檢測(cè)工作的角度來(lái)看，總希望檢測(cè)系統(tǒng)在較寬的從檢測(cè)工作的角度來(lái)看，總希望檢測(cè)系統(tǒng)在較寬的頻帶內(nèi)由于頻率特性不理想所引起的誤差盡可能小。頻帶內(nèi)由于頻率特性不理想所引起的誤差盡可能小。因此，要選擇恰當(dāng)?shù)墓逃蓄l率和阻尼比的組合，以獲因此，要選擇恰當(dāng)?shù)墓逃蓄l率和阻尼比的組合，以獲得較小的誤差。得較小的誤差。1.2 傳感器的靜態(tài)特性分析傳感器的靜態(tài)特性分析1.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析1.4 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定1.5 傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器的技術(shù)指標(biāo) 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定，就是通過(guò)試驗(yàn)確立傳感

23、器的輸入量與輸出量，就是通過(guò)試驗(yàn)確立傳感器的輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時(shí)，也確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。之間的關(guān)系。同時(shí)，也確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。 傳感器標(biāo)定含義：其一是確定傳感器的傳感器標(biāo)定含義：其一是確定傳感器的性能指標(biāo)性能指標(biāo)；其二是明；其二是明確這些性能指標(biāo)所適用的確這些性能指標(biāo)所適用的工作環(huán)境工作環(huán)境。本章僅限于討論第一個(gè)問題。本章僅限于討論第一個(gè)問題。 傳感器的標(biāo)定方法：有傳感器的標(biāo)定方法：有靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定和和動(dòng)態(tài)標(biāo)定動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。兩種。 標(biāo)定系統(tǒng)如圖所示。標(biāo)定系統(tǒng)如圖所示。 標(biāo)定系統(tǒng)框圖標(biāo)定系統(tǒng)框圖 niiixaxfy0靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定(Calibration)

24、(Calibration)或靜態(tài)校準(zhǔn)或靜態(tài)校準(zhǔn)傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，利用一定等級(jí)的標(biāo)定設(shè)在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，利用一定等級(jí)的標(biāo)定設(shè)備對(duì)傳感器進(jìn)行多次往復(fù)測(cè)試的過(guò)程備對(duì)傳感器進(jìn)行多次往復(fù)測(cè)試的過(guò)程ia（1）傳感器的靜態(tài)標(biāo)定）傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 niiixaxfy0在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，利用一定等級(jí)的標(biāo)定設(shè)備對(duì)傳感在一定的標(biāo)準(zhǔn)條件下，利用一定等級(jí)的標(biāo)定設(shè)備對(duì)傳感器進(jìn)行多次往復(fù)測(cè)試的過(guò)程器進(jìn)行多次往復(fù)測(cè)試的過(guò)程 ia（1）傳感器的靜態(tài)標(biāo)定）傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 靜態(tài)標(biāo)定條件靜態(tài)標(biāo)定條件1. 對(duì)標(biāo)定環(huán)境的要求對(duì)標(biāo)定環(huán)境的要求2. 對(duì)所用的標(biāo)定設(shè)備的要求對(duì)所用的標(biāo)定設(shè)備的要求3. 標(biāo)

25、定過(guò)程的要求標(biāo)定過(guò)程的要求(1) 無(wú)加速度無(wú)加速度,無(wú)振動(dòng)無(wú)振動(dòng),無(wú)沖擊；無(wú)沖擊；(2) 溫度在溫度在1525；(3) 濕度不大于濕度不大于85RH；(4) 大氣壓力為大氣壓力為0.1MPa。ms31ms101；ijiyxuijiyxd；（1）傳感器的靜態(tài)標(biāo)定）傳感器的靜態(tài)標(biāo)定 mjijijiyymy1du21iiyx，ijiyxuijiyxd；標(biāo)定曲線（2）傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定）傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到傳感特器動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的：通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到傳感特器動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的具體數(shù)值。具體數(shù)值。確定方法確定方法：因傳感器形式（電、機(jī)械、電動(dòng)）：因傳感器形式（電、機(jī)械、電動(dòng)）不同而不完全相同。不同而

26、不完全相同。原理上原理上：階躍信號(hào)，正弦信號(hào)，隨機(jī)信號(hào)和脈：階躍信號(hào)，正弦信號(hào)，隨機(jī)信號(hào)和脈沖信號(hào)沖信號(hào)注意注意：標(biāo)定系統(tǒng)中所用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的時(shí)間常數(shù)：標(biāo)定系統(tǒng)中所用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的時(shí)間常數(shù)應(yīng)比待標(biāo)定傳感器小得多，而固有頻率應(yīng)高的應(yīng)比待標(biāo)定傳感器小得多，而固有頻率應(yīng)高的多，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)誤差可以忽略。多，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)誤差可以忽略。傳感器的校準(zhǔn)傳感器的校準(zhǔn)傳感器需定期檢測(cè)其基本性能參數(shù)，判定是否傳感器需定期檢測(cè)其基本性能參數(shù)，判定是否可繼續(xù)使用，如能繼續(xù)使用，則應(yīng)對(duì)其有變化的可繼續(xù)使用，如能繼續(xù)使用，則應(yīng)對(duì)其有變化的主要指標(biāo)（如靈敏度）進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，確保傳感主要指標(biāo)（如靈敏度）進(jìn)行數(shù)據(jù)修正，確保傳感器的測(cè)量精度

27、的過(guò)程，稱之為傳感器的校準(zhǔn)。器的測(cè)量精度的過(guò)程，稱之為傳感器的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)與標(biāo)定的內(nèi)容是基本相同的，只是適用場(chǎng)校準(zhǔn)與標(biāo)定的內(nèi)容是基本相同的，只是適用場(chǎng)合不同。合不同。1.2 傳感器的靜態(tài)特性分析傳感器的靜態(tài)特性分析1.3傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析傳感器的動(dòng)態(tài)特性分析1.4 傳感器的標(biāo)定傳感器的標(biāo)定1.5 傳感器的技術(shù)指標(biāo)傳感器的技術(shù)指標(biāo)（1 1）基本參數(shù)指標(biāo)：）基本參數(shù)指標(biāo)： 量程指標(biāo)量程指標(biāo)：測(cè)量范圍，量程：測(cè)量范圍，量程 靈敏度指標(biāo)靈敏度指標(biāo)：靈敏度，分辨率，分辨力：靈敏度，分辨率，分辨力 精度指標(biāo)精度指標(biāo)：測(cè)量不確定性，誤差，線性，遲滯，重復(fù)性，：測(cè)量不確定性，誤差，線性，遲滯，重復(fù)性， 靈敏度

28、誤差，穩(wěn)定性靈敏度誤差，穩(wěn)定性 動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)：時(shí)間常數(shù)，固有頻率，阻尼比，頻率響應(yīng)：時(shí)間常數(shù)，固有頻率，阻尼比，頻率響應(yīng) 范圍，頻率特性，穩(wěn)定時(shí)間等范圍，頻率特性，穩(wěn)定時(shí)間等（2 2）環(huán)境參數(shù)指標(biāo)：）環(huán)境參數(shù)指標(biāo)： 溫度指標(biāo)溫度指標(biāo)：工作溫度范圍，溫度誤差，溫度漂移，溫度系數(shù)：工作溫度范圍，溫度誤差，溫度漂移，溫度系數(shù) 抗沖振指標(biāo)抗沖振指標(biāo)：頻率，幅度，加速度，誤差：頻率，幅度，加速度，誤差 其它環(huán)境參數(shù)其它環(huán)境參數(shù)：抗潮濕，防腐蝕，抗電磁場(chǎng)干擾：抗潮濕，防腐蝕，抗電磁場(chǎng)干擾（3 3）可靠性指標(biāo)：）可靠性指標(biāo)： 工作壽命，平均無(wú)故障時(shí)間，保險(xiǎn)期，疲勞性能，絕緣電阻，工作壽命，平均無(wú)

29、故障時(shí)間，保險(xiǎn)期，疲勞性能，絕緣電阻，耐壓，抗火花。耐壓，抗火花。（4 4）其它指標(biāo)：）其它指標(biāo)： 供電方式，功率，電壓范圍，外形尺寸，重量，饋線，結(jié)構(gòu)供電方式，功率，電壓范圍，外形尺寸，重量，饋線，結(jié)構(gòu)安裝。安裝。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 指標(biāo)指標(biāo)：并不是所有指標(biāo)都是必需的，按照不同的需要，可列：并不是所有指標(biāo)都是必需的，按照不同的需要，可列出一些特殊含義的指標(biāo)。出一些特殊含義的指標(biāo)。 傳感器傳感器：所有參數(shù)都好的傳感器設(shè)計(jì)困難、沒有必要。：所有參數(shù)都好的傳感器設(shè)計(jì)困難、沒有必要。 根據(jù)實(shí)際需要，保證主要參數(shù)，其余基本滿足即可。根據(jù)實(shí)際需要，保證主要參數(shù)，其余基本滿足即可。 主要關(guān)心穩(wěn)定性和變化的規(guī)律性，以在電路上或使用計(jì)算機(jī)主要關(guān)心穩(wěn)定性和變化的規(guī)律性，以在電路上或使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償或修正，從而實(shí)現(xiàn)低成本和高精度。進(jìn)行補(bǔ)償或修正，從而實(shí)現(xiàn)低成本和高精度。補(bǔ)充：補(bǔ)充： 引用誤差：引用誤差是儀表中通用的一種誤引用誤差：引用誤差是儀表中