传感器的基本特性
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传感器基本特性
8．漂移 漂移是指在外界干扰时，在一定的时间间隔内， 传感器输出量与输入量无关的变化程度。
二、传感器的动态特性
动态特性指传感器对随时间变化的输入量的响应特性， 当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态特性。
被测量随时间变化的形式可能是各种各样的，只要 输入量是时间的函数，则其输出量也将是时间的函数。 通常研究动态特性是根据标准输入特性来考虑传感器 的响应特性。
传感器的基本特性
传感器特性主要是指输出与输入之间的关 系特性。是与传感器的内部结构参数有关的外 部特性。
一、传感器的静态特性 当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系 称为静态特性。
一、静态特性技术指标
1．传感器的静态数学模型
传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。在不 考虑迟滞、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可 用下列多项式代数方程表示： y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn 式中：y—输出量； x—输入量； a0—零点输出； a1—理论灵敏度； a2、a3、 … 、 an—非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的不同形式。 静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之 后，可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据 处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方 法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。
•最小二乘法确定拟合直线，选定合适的直线方 程系数，使静态标定曲线与拟合直线偏差的平方 和为最小。拟合精度高，计算繁琐。
拟合直线方法
• 过零旋转拟合、端点连线拟合、端点连线平移拟合。拟 合精度低。 • 平均法，将测量得到的n个检测点分成数目相等的两组， 求出两个点系中心，通过两个点系中心的直线，就是要 求的拟合直线。斜率、截距可求得。拟合精度较高，计 算较简便。 n/2 n/2
传感器及其基本特性
5
（3） 非线性度
非线性度又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合 直线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器满量程范围 内的输出之百分比。大多数传感器的输出为非线性。用一次函数 拟合的结果将产生较大的误差。目前多采用计算机进行曲线拟合 。
6
（4）迟滞误差
迟滞误差又称为回差或变差，是指传感器正向特性和反向特 性的不一致程度。迟滞会引起重复性、分辨力变差，或造成测 量 盲区，故一般希望迟滞越小越好。
7
（5）稳定性
稳定性包含稳定度和环境影响量两个方面。稳定度指的是仪 表在所有条件都恒定不变的情况下，在规定的时间内能维持其示 值不变的能力。稳定度一般以仪表的示值变化量和时间的长短之 比来表示。环境影响量仅指由外界环境变化而引起的示值变化量 。
8
（6）电磁兼容性
所谓电磁兼容是指电子设备在规定的电磁干扰环境中能按照 原 设计要求正常工作的能力，而且也不向处于同一环境中的其他 设 备释放超过允许范围的电磁干扰。
2
二、传感器的组成 大部分传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路 三 部分组成。
传感器组成框图
3
传感器的基本特性
（1）灵敏度 灵敏度是指传感ห้องสมุดไป่ตู้在稳态下输出变化值与输入变化
值之比。对线性传感器而言，灵敏度为一常数；对非 线 性传感器而言，灵敏度随输入量的变化而变化。
4
（2）分辨力
分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量 纲 的数。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变 化无 任何反应。对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，一 般可以 认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。
9
（7）可靠性
可靠性是反映传感器和检测系统在规定的条件下，在规定 的 时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。
（3） 非线性度
非线性度又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合 直线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器满量程范围 内的输出之百分比。大多数传感器的输出为非线性。用一次函数 拟合的结果将产生较大的误差。目前多采用计算机进行曲线拟合 。
6
（4）迟滞误差
迟滞误差又称为回差或变差，是指传感器正向特性和反向特 性的不一致程度。迟滞会引起重复性、分辨力变差，或造成测 量 盲区，故一般希望迟滞越小越好。
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（5）稳定性
稳定性包含稳定度和环境影响量两个方面。稳定度指的是仪 表在所有条件都恒定不变的情况下，在规定的时间内能维持其示 值不变的能力。稳定度一般以仪表的示值变化量和时间的长短之 比来表示。环境影响量仅指由外界环境变化而引起的示值变化量 。
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（6）电磁兼容性
所谓电磁兼容是指电子设备在规定的电磁干扰环境中能按照 原 设计要求正常工作的能力，而且也不向处于同一环境中的其他 设 备释放超过允许范围的电磁干扰。
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二、传感器的组成 大部分传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路 三 部分组成。
传感器组成框图
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传感器的基本特性
（1）灵敏度 灵敏度是指传感ห้องสมุดไป่ตู้在稳态下输出变化值与输入变化
值之比。对线性传感器而言，灵敏度为一常数；对非 线 性传感器而言，灵敏度随输入量的变化而变化。
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（2）分辨力
分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量 纲 的数。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变 化无 任何反应。对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，一 般可以 认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。
9
（7）可靠性
可靠性是反映传感器和检测系统在规定的条件下，在规定 的 时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。
传感器的基本特性概述
传感器的基本特性概述一、静态特性是指被测输入量不随时间变化时传感器的输入——输出关系。
衡量传感器静态特性的主要指标有线性度、灵敏度、迟滞性、漂移等。
1．线性度理想传感器的输入y 与输入x 呈线性关系，则y =a1x 式中，1a为传感器的线性灵敏度。
实际传感器的输出y 与输入x 呈非线性关系，如不考虑迟滞和蠕变因素，则线性度有时也称非线性误差，用以衡量传感器输出量与输入量之间线性关系的程度，以及直线拟合的好坏。
常用的直线拟合除端点拟合法外，还有切线拟合、最小二乘法等方法。
2．灵敏度传感器在稳态下输出变化量与输入变化量之比称为灵敏度Sn ，即对于理想线性传感器，灵敏度n S 为常数，对于一般传感器则采用线性区或拟合直线的斜率表示。
见图A-2 所示。
通常测量点取在零点附近时线性度好，灵敏度也高。
3．迟滞性它是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间的输出输入曲线不重合的程度，见图A-3 所示。
迟滞大小用迟滞误差表示，通常由实验确定。
即迟滞差是由与传感器的响应受到输入过程影响而产生的，它的存在，破坏了输入和输出的一一对应关系，因此，必须尽量减少迟滞差。
4．漂移漂移是指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着有与被测输入量无关的，不需要的变化。
漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。
零点漂移或灵敏度漂移又分为时间漂移和温度漂移。
时间漂移是指在规定条件下，零点或灵敏度随时间缓慢变化。
温度漂移为环境变化而引起的零点或灵敏度的漂移。
二、动态特性它是指传感器输出对随时间变化的输入量的响应特性。
传感器的输出不仅要精确地显示被测量的大小，还要显示被测量随时间变化的规律（即被测量的波形），因此，传感器的输出量也是时间的函数。
在实际中，输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数，它们之间的这种差异，就是要分析的动态误差。
动态误差包括两个部分：一是实际输出量达到稳定状态后与理论输出量间差别；二是当输入量发生跃变时，输出量由一个稳态到另一个稳态之间过渡状态中的误差。
传感器的基本特性
阑值是使传感器的输出端产 生可测变 化量的最小被
vt
•
y
o
图1-4 迟滞，事性
x月- x
测输入量值，即零点附近的分辨力 .
6. 稳定性
稳定性又称长期稳定性，即传感器在长时间内保持其原性能的能力 . 稳定性一般以室温 条件下经过规定时间间隔后 ， 传感嚣的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，有时也
YFS
(1-7)
式中 :ALmx 为输出量和输入量实际曲线与拟合直线之间的最大偏差 5
YFS 为输出满量程值。 由此可见，非线性误差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。拟合直线不 同，非线性误差也不同 。 所以，选择拟合直线的主要出发点应是获得最小的非线性误差。另 外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。 传感器的静态模型(1-1)式有 三 种有用的特殊形式，它们所呈现的非线性程度可用
性，所以测量误差也是与内部结构参数密切相关的。
传感器所测量的物理量一般有两种形式，一种是稳态的(静态或准静态) ，即信号不随 时间变化或变化很缓慢;另 一种是动态的，即信号随时间的变化而变化。由于输入物理量状 态不同，传感器所表现出来的输入-输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性。 由于不同传感器有不同的内部参数，它们的静态特性和动态特性也表现出不同的特点，对测 量结果的影响也各不相同。一个高精度传感器必须有良好的静态特性和动态特性，这样它才
零点或灵敏度的变化。
8. 静态误差(精度)
静态误差是指传感器在其全量程内任一 点的输出值与其理论输出值的偏离程度。求静态
误差是把全部校准数据与拟合直线上对应值的残差看成是随机分布，求出其标准偏差 σ ，取
2σ 或 3σ 值即为传感稽的静态误差。
静态误差也可用相对误差表示.即
vt
•
y
o
图1-4 迟滞，事性
x月- x
测输入量值，即零点附近的分辨力 .
6. 稳定性
稳定性又称长期稳定性，即传感器在长时间内保持其原性能的能力 . 稳定性一般以室温 条件下经过规定时间间隔后 ， 传感嚣的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，有时也
YFS
(1-7)
式中 :ALmx 为输出量和输入量实际曲线与拟合直线之间的最大偏差 5
YFS 为输出满量程值。 由此可见，非线性误差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。拟合直线不 同，非线性误差也不同 。 所以，选择拟合直线的主要出发点应是获得最小的非线性误差。另 外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。 传感器的静态模型(1-1)式有 三 种有用的特殊形式，它们所呈现的非线性程度可用
性，所以测量误差也是与内部结构参数密切相关的。
传感器所测量的物理量一般有两种形式，一种是稳态的(静态或准静态) ，即信号不随 时间变化或变化很缓慢;另 一种是动态的，即信号随时间的变化而变化。由于输入物理量状 态不同，传感器所表现出来的输入-输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性。 由于不同传感器有不同的内部参数，它们的静态特性和动态特性也表现出不同的特点，对测 量结果的影响也各不相同。一个高精度传感器必须有良好的静态特性和动态特性，这样它才
零点或灵敏度的变化。
8. 静态误差(精度)
静态误差是指传感器在其全量程内任一 点的输出值与其理论输出值的偏离程度。求静态
误差是把全部校准数据与拟合直线上对应值的残差看成是随机分布，求出其标准偏差 σ ，取
2σ 或 3σ 值即为传感稽的静态误差。
静态误差也可用相对误差表示.即
带你认识基本的传感器特性参数
带你认识基本的传感器特性参数传感器是一种将物理量转化为电信号的装置，被广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
了解传感器的基本特性参数对于正确选择和使用传感器至关重要。
下面将带你认识传感器的一些基本特性参数。
1. 灵敏度（Sensitivity）：传感器的灵敏度是指输入物理量变化引起输出信号变化的比例关系。
一般来说，灵敏度越高，传感器对输入信号的变化越敏感。
2. 线性度（Linearity）：传感器的线性度是指其输出信号与输入物理量之间的近似直线关系。
一个理想的传感器应具有良好的线性特性，但实际传感器往往会有一定的非线性误差。
3. 分辨率（Resolution）：传感器的分辨率是指它能够区分的最小输入量的变化大小。
分辨率越高，传感器能够检测到更小的变化。
4. 动态响应（Dynamic response）：传感器的动态响应指的是它对输入信号变化的快速度。
高响应速度的传感器可以快速地对输入信号进行反应。
6. 稳定性（Stability）：传感器的稳定性是指其输出信号相对于稳定输入的变化程度。
一个稳定性好的传感器应该具有输出信号变化小的特点。
7. 重复性（Repeatability）：传感器的重复性是指在相同的输入条件下，反复测量得到的输出结果的一致性。
重复性好的传感器可以给出相对准确和一致的结果。
8. 可靠性（Reliability）：传感器的可靠性是指其在一定的工作条件下能够稳定地工作并保持一定的精度和稳定性的能力。
一个可靠性高的传感器能够长时间稳定地运行。
9. 压力范围（Pressure range）：压力传感器的压力范围指的是它可以正常工作的最小和最大压力值。
在选择压力传感器时，需要根据应用需求选择相应的压力范围。
10. 温度范围（Temperature range）：传感器的温度范围指的是其可以正常工作的最低和最高温度值。
温度范围是非常重要的一个参数，因为温度变化会对传感器的性能和精度产生影响。
带你认识基本的传感器特性参数
带你认识基本的传感器特性参数传感器是一种用于测量、检测和监测物理量或特定环境条件的装置。
不同类型的传感器有不同的特性参数，以下是一些传感器常见的基本特性参数：1.精度：精度是一个传感器测量结果与实际值之间的偏差程度。
通常用百分比或以其他适当的单位表示。
越高的精度表示测量结果与实际值之间的偏差越小，也就意味着测量结果越准确。
2.灵敏度：传感器的灵敏度是指传感器输出信号的改变程度与输入信号变化之间的关系。
灵敏度越高，传感器对输入信号的改变越敏感。
3.分辨率：分辨率是指传感器能够检测到的最小变化量。
较高的分辨率意味着传感器能够检测到较小的变化。
4.响应时间：传感器响应时间是指传感器从接收到输入信号到输出信号变化所需的时间。
较短的响应时间意味着传感器更快地对输入信号做出反应。
5.饱和度：饱和度是指传感器所能测量的最大输入量。
当输入量超过饱和范围时，传感器的输出信号将无法准确反映实际输入。
6.线性度：线性度是指传感器输出信号与输入信号之间的线性关系。
较高的线性度意味着传感器的输出信号与输入信号之间呈现更接近直线的关系。
7.温度特性：温度特性是指传感器性能随着环境温度的变化而发生的变化。
这是因为温度能够影响到传感器的灵敏度、精度和稳定性。
8.噪声：噪声是指传感器在测量过程中产生的不希望的额外信号。
噪声可以是随机的或系统性的，它会降低传感器的测量精度。
9.可重复性：可重复性是指传感器在相同条件下进行多次测量时得到的结果的一致性。
较高的可重复性意味着在相同条件下，传感器的测量结果较为稳定。
10.电压供应：传感器通常需要外部电源供电。
电压供应是指传感器所需的电压范围，通常以直流电压表示。
这些是传感器常见的基本特性参数，不同类型的传感器还可能有其他特殊的参数，例如通信接口、工作范围、安装方式等。
了解传感器的特性参数对于正确选择和应用传感器至关重要。
不同的应用场景和要求可能需要不同的传感器特性。
传感器基本特性
第2章传感器的基本特性（知识点）知识点1 传感器的基本特性传感器的基本特性是指传感器的输入－输出关系特性，是传感器的部结构参数作用关系的外部特性表现。
不同的传感器有不同的部结构参数，决定了它们具有不同的外部特性。
传感器所测量的物理量基本上有两种形式：稳态（静态或准静态）和动态（周期变化或瞬态）。
前者的信号不随时间变化（或变化很缓慢）；后者的信号是随时间变化而变化的。
传感器所表现出来的输入-输出特性存在静态特性和动态特性。
知识点2 传感器的静态特性传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入-输出关系。
静态特性所描述的传感器的输入-输出关系式中不含时间变量。
衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。
2.1.1 线性度线性度（Linearity）是指传感器的输出与输入间成线性关系的程度。
传感器的实际输入-输出特性大都具有一定程度的非线性，在输入量变化围不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段，这就是传感器非线性特性的“线性化”。
所采用的直线称为拟合直线，实际特性曲线与拟合直线间的偏差称为传感器的非线性误差，取其最大值与输出满刻度值（Full Scale，即满量程）之比作为评价非线性误差（或线性度）的指标。
2.1.2 灵敏度灵敏度(Sensitivity)是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值。
对于线性传感器，它的灵敏度就是它的静态特性曲线的斜率；非线性传感器的灵敏度为一变量。
2.1.3 分辨率分辨率(Resolution)是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量，反映传感器能够分辨被测量微小变化的能力。
分辨率可以用增量的绝对值或增量与满量程的百分比来表示。
2.1.4 迟滞迟滞(Hysteresis)，也叫回程误差，是指在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正（输入量由小增大）、反（输入量由大减小）行程的输出信号大小不相等的现象。
传感器的基本特性
分类法。
35
绪 论
按大类分
传 感 器 的基本特性
物理传感器: 利用物理性质和物理效应 制成的传感器。
传感器
化学传感器: 把人体内某些化学成分、 浓度等转换成与之有确切 关系的电学量的器件。 生物传感器：利用生物活性物质具有的 选择识别待测生物化学物 质的能力而制成传感器。
36
绪 论
分类方法 按输入量分类 按工作原理分类
绪 论
传 感 器 的基本特性
生物医学传感器
阮 萍
生物医学工程系 E-mail: 326737727@
1
绪 论
传 感 器 的基本特性
传感器的应用
1、自动门，利用人体的红外微波来开关门。 2、烟雾报警器，利用烟敏电阻来测量烟雾浓度，从而达到报警目的。 3、手机，数码相机的照相机，利用光学传感器来捕获图象。 4、电子称，利用力学传感器。 5、水位报警，温度报警，湿度报警，光学报警等是智能传感器。 在工业生产中，利用传统的传感器无法对某些产品质量指标（例如，黏度、 硬度、表面光洁度、成分、颜色及味道等）进行快速直接测量并在线控制。 而利用智能传感器可直接测量与产品质量指标有函数关系的生产过程中的某 些量（如温度、压力、流量等）。 6、医疗器械应用中的传感器，呼吸器械：麻醉机、睡眠呼吸机、制氧机和 呼吸机。输液泵：触力传感器、霍尔效应磁位置传感器、红外传感器。 诊断用器械：血液分析仪、血细胞分析仪、免疫测定分析仪、临床化学分析 仪、质谱仪、色谱仪（气相、液相、高效液相）和实验室的自动系统等。 2
医学研究和进行疾病诊断都要求获得人体各方面的 信息。如心脏疾病的诊断，它要求来自从系统到器官、 组织、细胞、分子等各层次的信息，即心音、血压、心
电、心肌组织信息等。实现这些生物信息的检测手段就
传感器的特性
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。
y1 a0 a1 x a2 x 2 an x n y2 a0 a1 x a2 x 2 (1) n an x n y y1 y2 2(a1 x a3 x 3 ) 表达式中消除了零次项 和偶次项，提高了灵敏 度， 减小了非线性。
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。
A X ’ ）1 X ’ 求得A， （ X Y
进而求得（ a0 , a1 am ) 计算机求解。
分辨力可用绝对值表示，也可用与满量程的百 分数表示。
数字式传感器一般用分辨力为输出的数字指示 值最后一位数字。 7、温度稳定性
温度稳定性又称温漂，表示温度变化时传感 器输出值的偏离程度，一般以温度变化1℃输出 最大偏差与满量程的百分比表示
为了减小动态误差和扩大频率响应范围, 一般 是提高传感器固有频率ωn。而固有频率ωn与传 感器运动部件质量m和弹性敏感元件的刚度k 有关, 即ωn =（k/m）1/2。增大刚度k和减小质 量m可提高固有频率, 但刚度k增加, 会使传感 器灵敏度降低。所以在实际中, 应综合各种因 素来确定传感器的各个特征参数。
传感器与检测技术
传感器及其基本特性
t
一阶系统的时间响应
一阶系统时间响应指标
(1) 时间常数 τ 一阶传感器输出上升到稳态值的 63.2% 所 需的时间; (2) 延迟时间 td 传感器输出达到稳态值的 50% 时所需的 时间; (3) 上升时间 tτ 传感器输出达到稳态值的 90% 所需要的 时间。
二阶系统时间响应
二阶传感器的时间响应特性如图所示，其数学描述可以用 下式来表达: y (t) = y0 e−at sin(2πfn t) 式中: y (t)——二阶传感器对应单位阶跃输入的输出; y0 ——由初始输出条件决定的响应幅值; a——输出阻尼常数; fn ——自然震荡频率。
一阶系统的时间响应
一阶传感器的时间响应特性如图所示，其数学描述可用下 式来表达： y (t) = yi + (yf − yi )(1 − e− τ ) 式中： y (t) ——一阶传感器对单位阶跃输入的输出； yi ——t = 0 时传感器的初始输出值； yi ——t = ∞ 时传感器的极限输出值； τ ——传感器的时间常数。
传感器的基本特性
传感器的特性一般是指其输入输出之间的关系，分为静态 特性和动态特性。 静态特性是指系统的输入为不随时间变化的恒定信号 时，系统的输出与输入之间的关系(灵敏度、线性度、 分辨率、重复性、漂移、可靠性)。 动态特性是指系统的输入为随时间变化的信号时，系 统的输入与输出之间的关系(幅值响应、频率响应、时 间响应)。
二阶系统时间响应
二阶系统时间响应指标
(1) 峰值时间 tp : 振荡峰值所对应的时间; (2) 最大超调量 Mp : 响应曲线偏离单位阶跃曲线的最大 值; (3) 上升时间 tτ : 响应曲线从稳态值的 10% 上升到稳态值 的 90% 所需的时间; (4) 延迟时间 td : 响应曲线上升到稳态值的 50% 所需的时 间。 (5) 调节时间 ts : 响应曲线进入并且不再超过误差带所需 要的最短时间，误差带通常规定为稳态值的 ±5% 或 ±2%; (6) 稳态误差 eSS : 系统响应曲线的稳态值与希望之间的 差。
一阶系统的时间响应
一阶系统时间响应指标
(1) 时间常数 τ 一阶传感器输出上升到稳态值的 63.2% 所 需的时间; (2) 延迟时间 td 传感器输出达到稳态值的 50% 时所需的 时间; (3) 上升时间 tτ 传感器输出达到稳态值的 90% 所需要的 时间。
二阶系统时间响应
二阶传感器的时间响应特性如图所示，其数学描述可以用 下式来表达: y (t) = y0 e−at sin(2πfn t) 式中: y (t)——二阶传感器对应单位阶跃输入的输出; y0 ——由初始输出条件决定的响应幅值; a——输出阻尼常数; fn ——自然震荡频率。
一阶系统的时间响应
一阶传感器的时间响应特性如图所示，其数学描述可用下 式来表达： y (t) = yi + (yf − yi )(1 − e− τ ) 式中： y (t) ——一阶传感器对单位阶跃输入的输出； yi ——t = 0 时传感器的初始输出值； yi ——t = ∞ 时传感器的极限输出值； τ ——传感器的时间常数。
传感器的基本特性
传感器的特性一般是指其输入输出之间的关系，分为静态 特性和动态特性。 静态特性是指系统的输入为不随时间变化的恒定信号 时，系统的输出与输入之间的关系(灵敏度、线性度、 分辨率、重复性、漂移、可靠性)。 动态特性是指系统的输入为随时间变化的信号时，系 统的输入与输出之间的关系(幅值响应、频率响应、时 间响应)。
二阶系统时间响应
二阶系统时间响应指标
(1) 峰值时间 tp : 振荡峰值所对应的时间; (2) 最大超调量 Mp : 响应曲线偏离单位阶跃曲线的最大 值; (3) 上升时间 tτ : 响应曲线从稳态值的 10% 上升到稳态值 的 90% 所需的时间; (4) 延迟时间 td : 响应曲线上升到稳态值的 50% 所需的时 间。 (5) 调节时间 ts : 响应曲线进入并且不再超过误差带所需 要的最短时间，误差带通常规定为稳态值的 ±5% 或 ±2%; (6) 稳态误差 eSS : 系统响应曲线的稳态值与希望之间的 差。
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传感器的基本特性
传感器的基本特件是指传感器的输出与输入之间的关系。
由1—传感器洲量的参数
一般有
两种形式：一种是不随时间的变化而变化(或变化极其缓慢)的稳态信号，另“种是随N 间的
变化而变化的动态信号。
因此传感器的基本特性分为静态特性和动态特性。
件感器的静态特性与指标如下：
传感器的静态特件是指化感器输入信号处T低定状态时，其输出与输入之间呈现的关系。
表不力
式中，y—一传感器输出量i
f一传感器输人员
AL)——传感器的零位输出；
A J——传感器的灵敏座，A：，A√”，A n为非线件项系数。
衡量静态待件的主要指标有精确度、稳定件、灵敏度、线性度、迟滞和可靠性等。
(1)精确皮精确度足反映测旦系统小系统误差和随机误差的综合评走指标。
与精确
度
有关的指挪有精密度、准确皮利精确度。
①精密度。
说刚测量系统指示值的分散租皮。
精密度反映j’随机误差的大小，精
密度高
则随机误差小。
②准确度。
说叫测量系统的输山值偏离真值的程度。
避确度炬系统误差大小的标志．脏
确度高则系统误差小。
②精确度。
是准确度与ATMEL代理商精密度两者的总和，常用仪表的基本误差表不。
精确度而表示精
密度和难确度都而。
Iql—4个的肘市例子有助十对牌确皮、精密度和精确度3个概念的理解。
图(a)表不准
确度；苟而精密度低；图(b)大示精密度尚而淮确度低；阎(c)表不准确度和精密度部高。
即它的
桔确陵尚。
(2)稳定性传感器的稳定性常用稳定度和影响系数表尔。
①稳定度。
是指在规定I：作条件范围和规定时间内，传感器性能保持不变的能力。
传感
器在工作时，内部随机变动的因素很多，例如发生周期性变动、漂移或机械部分的摩
擦等都会
引起输出值的变化。
稳定度般用甫复件的数值羽I观测时间的长短表示。
例如，某传感器输出电压值每小时变化1．5rnv。
可4成稳定度为1．5n、v儿。
(9影响系数。
是指出于外界环境变化引起传感器输小值变化的足。
一般传感器都有给定
的标准工作条件，如环境温度20℃、相对湿度60％、大气压力10]．咒kPa、电源电
压22()V等。
闹实际工作时的条件通常会伽离标准]：作条件。
这时传感器的输出也会发牛变化。
影响系数常用输比NXP代理商值的变化星与影响量变化景的比值表不，如某压力人的温度影响系数
为200 ra／℃．即表承环境温度勾变化1℃，压力友的尔值变化2uo Pn。
／3)灵敏度天做度女是指传感器在稳态下输出变化量勾，与输入变化量生?的比他，
即显然灵敬度表尔静态特性曲线卜相应点的斜率。
对线件传感器，灵敬度为一个常数；对十
非线性忙感器，灵敏度则为一个变量，随着输人量的变化而变化，如图1—5所示。
灵敏皮的坠纲取决于传感器输入、输11l倍S的量纲。
例如，压入传感器灵饭度酌
量纲可表
示为rnv／Pn。
对于数字式仪秩、灵敏废以分辨力友不。
所谓分辨力．是指数字式仪
表最后
伎数宁所代表的值。
一般地，分辨力数值小于仪表的最大绝对谈共。
在实际个，一般希望传感器的灵敏钽电容皮高，且仟满量程范围内保持伺走佰，即
传感器的静态
恃件曲线为直线。
(4)线性度线件度yI，又你非线性误差。
是指传感器实际持件曲线与其理论拟合直线之
间的最大们差AI mm与传感器洒量程输出yM的百外比。
即
X＝全!匹×1(J(3％ (1—1R)
“ yn “ ‘ d u‘
理论似合直线选取方法4、同，线性度的数值就不问。
图1 5所水力传感器线性度
示意
图。
团中的拟合么线是一条将传感器的答点与对应j；最大输人员的最大输出值点(满
量程点)
连接赵来的直线，这条直线叫端基义线，由此得到的线性度称为端瓦线性度。
实际上，人们总是希望线性度越小越好。
即传感器
酌静态特性接近于拟合电线。
达时传感器的到度坦均幻
的，读数力姬且不易引起误差．容易标定。
检测系统的
非线性误差多采用计算机米纠正。
(5)迟滞迟滞是指传感器在止(输入星增大)
(输人员减小)行程http://www.ebv.hk今输出曲线不重合的现象．如图1
所示。
迟滞yH用正、反行程输出值问的最大差值Afhm与
满量程输出—＼ps的百分比表示，即
造成迟滞的原因很多，如轴承摩擦、词隙、螺5T松动、
电路元件老化、t作点漂移、积伞等。
迟滞会引起分辨力
变差或造成测量盲区，因此一般希望迟滞越小越外。
(6)可靠性可靠性是指传感器或检测系统在规定
的[作条件和规定的时间内，又有正常工作性能的能力。
它是一种综合件的质量指你，包括可靠度、平均无故隙工
作州司(MTEF)、平均修复时间(MTTR)扣久效率。
①uJ靠皮。
传感器在规定的使用条件和I作周期内，达到ATMEL代理所规定性能的概率。
⑦平均无故障工作时间(M1、DF)。
指相邻两次故障期间传感器正常工作时间的平均值。
⑦平均修复时间(MTTR)。
指排除故障所花费时间的平均值。
④火效率。
指在规定的条件下工作到某个时刻，检测系统在连续学位时间内发生失效的
概率。
村bJ修复件的产品，又叫故障率：cjmc%ddz
火效率足时间的闲数，如图1—8所不。
一般分为3个阶段：早期失效期、偶然失效期和衰
老失效朋。