第2章-傳感器的一般特性

1、物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用第第2章章 傳感器的一般特性傳感器的一般特性點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映 傳感器的數(shù)學(xué)模型和特性傳感器的數(shù)學(xué)模型和特性2.1傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)2.2傳感器一般特性舉例傳感器一般特性舉例2.3物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映 傳感器的數(shù)學(xué)模型和特性傳感器的數(shù)學(xué)模型和特性2.1物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 傳感器的一般特性即是系統(tǒng)輸出量傳感器的一般特性即是系統(tǒng)輸出量 與輸入量與輸入量 （被測(cè)量）（被

2、測(cè)量）之間的關(guān)系，如圖之間的關(guān)系，如圖2.1所示。所示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映傳感器系統(tǒng)輸入量輸出量xy物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 傳感器的一般特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。如果輸傳感器的一般特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。如果輸入量不隨時(shí)間變化，稱(chēng)為傳感器的靜態(tài)特性；如果輸入量入量不隨時(shí)間變化，稱(chēng)為傳感器的靜態(tài)特性；如果輸入量隨時(shí)間變化，稱(chēng)為傳感器的動(dòng)態(tài)特性。隨時(shí)間變化，稱(chēng)為傳感器的動(dòng)態(tài)特性。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2.1.1 靜態(tài)模型靜態(tài)模型 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)

3、用2.1.2 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)被測(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器輸傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)被測(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器輸出量與輸入量之間的相互關(guān)系。也常把輸入量作為橫坐標(biāo)、把輸出量與輸入量之間的相互關(guān)系。也常把輸入量作為橫坐標(biāo)、把輸出量作為縱坐標(biāo)，畫(huà)曲線描述傳感器的靜態(tài)特性。出量作為縱坐標(biāo)，畫(huà)曲線描述傳感器的靜態(tài)特性。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用1. 線性度線性度 線性度是指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的線性程度。線性度是指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的線性程度。 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)

4、用2. 靈敏度靈敏度 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用3. 遲滯遲滯 在正行程及反行程變化期間，其輸出在正行程及反行程變化期間，其輸出-輸入特性曲線不重合輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象稱(chēng)為遲滯。的現(xiàn)象稱(chēng)為遲滯。 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用4. 重復(fù)性重復(fù)性 重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谥貜?fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅梯斎肓堪赐环较蜃魅踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。性曲線不一致的程度。 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用5. 精度精

5、度 傳感器的精度是量程內(nèi)最大基本誤差與滿(mǎn)量程的百分比。傳感器的精度是量程內(nèi)最大基本誤差與滿(mǎn)量程的百分比。誤差越小，精度越高。誤差越小，精度越高。6. 分辨力分辨力 分辨力是表示傳感器能夠檢測(cè)輸入量最小變化的能力。分辨力是表示傳感器能夠檢測(cè)輸入量最小變化的能力。7. 漂移漂移 漂移主要包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移主要包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移。零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移又分為時(shí)間漂移和溫度漂移。漂移又分為時(shí)間漂移和溫度漂移。 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2.1.3 動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型 動(dòng)態(tài)模型是指在動(dòng)態(tài)信號(hào)（輸入信號(hào)隨時(shí)間變化）作用下，動(dòng)態(tài)

6、模型是指在動(dòng)態(tài)信號(hào)（輸入信號(hào)隨時(shí)間變化）作用下，傳感器輸出量傳感器輸出量 y（t）輸入量輸入量 x（t）之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，通常稱(chēng)為之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，通常稱(chēng)為響應(yīng)特性。響應(yīng)特性。 動(dòng)態(tài)模型常用微分方程、傳遞函數(shù)和頻率特性表示。動(dòng)態(tài)模型常用微分方程、傳遞函數(shù)和頻率特性表示。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用1. 微分方程微分方程 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用3. 頻率特性頻率特性 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物

7、聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2.1.4 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鬏斎肓侩S時(shí)間變化時(shí)，輸出量隨時(shí)間變動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鬏斎肓侩S時(shí)間變化時(shí)，輸出量隨時(shí)間變化的特性。有良好靜態(tài)特性的傳感器，未必有良好的動(dòng)態(tài)特性?；奶匦?。有良好靜態(tài)特性的傳感器，未必有良好的動(dòng)態(tài)特性。傳感器的動(dòng)態(tài)特性可以從時(shí)域和頻域傳感器的動(dòng)態(tài)特性可以從時(shí)域和頻域2個(gè)方面，分別采用瞬態(tài)響個(gè)方面，分別采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法進(jìn)行研究。最常用的輸入信號(hào)為階躍信號(hào)和正應(yīng)法和頻率響應(yīng)法進(jìn)行研究。最常用的輸入信號(hào)為階躍信號(hào)和正弦信號(hào)，傳感器對(duì)應(yīng)的響應(yīng)分別為階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)弦信號(hào)，傳感器對(duì)應(yīng)的響應(yīng)分別為階躍響應(yīng)和頻

8、率響應(yīng)點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用1. 衡量階躍響應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)衡量階躍響應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)（1）上升時(shí)間）上升時(shí)間（2）峰值時(shí)間）峰值時(shí)間 （3）響應(yīng)時(shí)間）響應(yīng)時(shí)間 （4）超調(diào)量）超調(diào)量 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映rtptstp物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2. 典型的階躍響應(yīng)典型的階躍響應(yīng) 傳感器的輸出傳感器的輸出-輸入關(guān)系可以用零階、一階或二階微分方程輸入關(guān)系可以用零階、一階或二階微分方程描述，傳感器分別稱(chēng)為零階傳感器、一階傳感器或二階傳感器。描述，傳感器分別稱(chēng)為零階傳感器、一階傳感器或二階傳感器。 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束

9、放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用（1）零階傳感器的階躍響應(yīng)）零階傳感器的階躍響應(yīng) 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用（2）一階傳感器的階躍響應(yīng)）一階傳感器的階躍響應(yīng) 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用（3）二階傳感器的階躍響應(yīng)）二階傳感器的階躍響應(yīng) 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用3. 衡量頻率響應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)衡量頻率響應(yīng)的技術(shù)指標(biāo) 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用4. 典型的頻率響應(yīng)典型的頻率響應(yīng) 傳感器的頻

10、率響應(yīng)常用零階、一階或二階描述。傳感器的頻率響應(yīng)常用零階、一階或二階描述。 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)2.2點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2.2.1 靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定 傳感器的靜態(tài)特性是通過(guò)靜態(tài)標(biāo)定或靜態(tài)校準(zhǔn)的過(guò)程傳感器的靜態(tài)特性是通過(guò)靜態(tài)標(biāo)定或靜態(tài)校準(zhǔn)的過(guò)程獲得的。獲得的。 1. 對(duì)環(huán)境的要求對(duì)環(huán)境的要求 2. 對(duì)標(biāo)定設(shè)備的要求對(duì)標(biāo)定設(shè)備的要求 3. 對(duì)標(biāo)定過(guò)程的要求對(duì)標(biāo)定過(guò)程的要求

11、點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2.2.2 動(dòng)態(tài)定標(biāo)動(dòng)態(tài)定標(biāo) 動(dòng)態(tài)測(cè)試中的設(shè)備，如輸入信號(hào)發(fā)生器、動(dòng)態(tài)信號(hào)動(dòng)態(tài)測(cè)試中的設(shè)備，如輸入信號(hào)發(fā)生器、動(dòng)態(tài)信號(hào)記錄設(shè)備、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備等，應(yīng)具有很寬的頻帶、輸記錄設(shè)備、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備等，應(yīng)具有很寬的頻帶、輸入能量足夠大、不失真等。入能量足夠大、不失真等。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2.2.3 提高傳感器性能的方法提高傳感器性能的方法 提高傳感器性能的方法主要有非線性校正、溫度補(bǔ)償、提高傳感器性能的方法主要有非線性校正、溫度補(bǔ)償、零位法、微差法、閉環(huán)技術(shù)、平均技

12、術(shù)和差動(dòng)技術(shù)等，以零位法、微差法、閉環(huán)技術(shù)、平均技術(shù)和差動(dòng)技術(shù)等，以及采用屏蔽、隔離和抑制干擾等措施。及采用屏蔽、隔離和抑制干擾等措施。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用2.2.4 傳感器測(cè)試無(wú)失真的條件傳感器測(cè)試無(wú)失真的條件 1. 時(shí)域中無(wú)失真時(shí)域中無(wú)失真。 2. 頻頻域中無(wú)失真域中無(wú)失真。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用傳感器一般特性舉例傳感器一般特性舉例2.3點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 例例2.1 某壓力傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表某壓力傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.

13、1。求：（。求：（1）測(cè)量范）測(cè)量范圍與量程；（圍與量程；（2）正行程平均輸出和反行程平均輸出；（）正行程平均輸出和反行程平均輸出；（3）采用）采用端點(diǎn)連線擬合，給出擬合直線的方程；（端點(diǎn)連線擬合，給出擬合直線的方程；（4）計(jì)算線性度；（）計(jì)算線性度；（5）計(jì)算靈敏度；（計(jì)算靈敏度；（6）計(jì)算遲滯。）計(jì)算遲滯。點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用 點(diǎn)擊此處結(jié)束放映點(diǎn)擊此處結(jié)束放映物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)與應(yīng)用