传感器静态特性.
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传感器有很多特性,所谓特性也就是传感器所独有的性质,压力传感器作为传感器中最普遍的一种传感器也有很多特性,压力传感器的特性一般可分为静态特性和动态特性。
压力传感器的静态特性是指对静态的输入信号,压力传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。
因为这时输入量和输出量都和时间无关,所以它们之间的关系,即压力传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。
表征压力传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。
所谓动态特性,是指压力传感器在输入变化时,它的输出的特性。
在实际工作中,压力传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。
这是因为压力传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了前者就能推定后者。
最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以压力传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
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传感器静态特性的性能指标2008-11-07 来源:Internet 浏览:853[推荐朋友] [打印本稿] [字体:大小]在检测控制系统和科学实验中,需要对各种参数进行检测和控制,而要达到比较优良的控制性能,则必须要求传感器能够感测被测量的变化并且不失真地将其转换为相应的电量,这种要求主要取决于传感器的基本特性。
传感器的基本特性主要分为静态特性和动态特性,下面介绍反映传感器静态特性的性能指标。
静态特性是指检测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。
主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。
(1) 线性度指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
(2) 灵敏度灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。
其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。
它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化,显然,灵敏度S 值越大,表示传感器越灵敏.(3) 迟滞传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。
也就是说,对于同一大小的输入信号,传感器的正反行程输出信号大小不相等,这个差值称为迟滞差值。
(4) 重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度。
(5) 漂移传感器的漂移是指在输入量不变的情况下,传感器输出量随着时间变化,此现象称为漂移。
产生漂移的原因有两个方面:一是传感器自身结构参数;二是周围环境(如温度、湿度等)。
最常见的漂移是温度漂移,即周围环境温度变化而引起输出量的变化,温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。
温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度(一般为20℃)时的输出值的变化量与温度变化量之比(6) 测量范围(measuring range)传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。
(7) 量程(span)传感器测量范围的上限值与下限值的代数差,称为量程。
传感器静态特性的一般知识传感器作为感受被测量信息的器件,总是希望它能按照一定的规律输出有用信号,因此需要研究其输出――输入的关系及特性,以便用理论指导其设计、制造、校准与使用。
理论和技术上表征输出――输入之间的关系通常是以建立数学模型来体现,这也是研究科学问题的基本出发点。
由于传感器可能用来检测静态量(即输入量是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量是随时间而变化的量),理论上应该用带随机变量的非线性微分方程作为数学模型,但这将在数学上造成困难。
由于输入信号的状态不同,传感器所表现出来的输出特性也不同,所以实际上,传感器的静、动态特性可以分开来研究。
因此,对应于不同性质的输入信号,传感器的数学模型常有动态与静态之分。
由于不同性质的传感器有不同的内在参数关系(即有不同的数学模型),它们的静、动态特性也表现出不同的特点。
在理论上,为了研究各种传感器的共性,本节根据数学理论提出传感器的静、动态两个数学模型的一般式,然后,根据各种传感器的不同特性再作以具体条件的简化后给予分别讨论。
应该指出的是,一个高性能的传感器必须具备有良好的静态和动态特性,这样才能完成无失真的转换。
1. 传感器静态特性的方程表示方法静态数学模型是指在静态信号作用下(即输入量对时间t 的各阶导数等于零)得到的数学模型。
传感器的静态特性是指传感器在静态工作条件下的输入输出特性。
所谓静态工作条件是指传感器的输入量恒定或缓慢变化而输出量也达到相应的稳定值的工作状态,这时,输出量为输入量的确定函数。
若在不考虑滞后、蠕变的条件下,或者传感器虽然有迟滞及蠕变等但仅考虑其理想的平均特性时,传感器的静态模型的一般式在数学理论上可用n 次方代数方程式来表示,即2n 012n y a a x a x a x =+++⋯+ (1-2)式中 x ――为传感器的输入量,即被测量;y ――为传感器的输出量,即测量值;0a ――为零位输出;1a ――为传感器线性灵敏度;2a ,3a ,…,n a ――为非线性项的待定常数。
列举传感器静态参数传感器静态参数是指传感器在静止状态下的特性参数。
这些参数对于传感器的性能评估和应用至关重要。
本文将列举几种常见的传感器静态参数,并对其进行详细介绍。
一、灵敏度灵敏度是传感器对被测量物理量变化的响应程度。
通常用输入信号与输出信号之间的比值表示。
对于压力传感器而言,灵敏度是指单位压力变化引起的输出电压或电流变化。
灵敏度越高,表示传感器对被测量物理量的响应更加敏感。
二、线性度线性度是指传感器输出与输入之间的线性关系程度。
即输入信号与输出信号之间的关系是否符合一条直线。
传感器的线性度越高,表示其输出与输入之间的关系越符合线性关系,测量结果越准确。
三、分辨率分辨率是指传感器能够检测到的最小变化量。
通常用最小可测量的物理量变化表示。
分辨率越高,表示传感器可以检测到更小的物理量变化,测量结果的精度越高。
四、重复性重复性是指传感器在相同条件下多次测量所得结果的一致性。
即传感器在重复测量时的输出值是否相同。
重复性越高,表示传感器的测量结果更加可靠。
五、稳定性稳定性是指传感器在长时间使用过程中输出信号的稳定性。
即传感器的输出是否随时间变化而发生漂移。
稳定性越高,表示传感器的长期稳定性更好,测量结果更加可靠。
六、温度特性温度特性是指传感器在不同温度下的输出信号是否发生变化。
传感器的温度特性越好,表示其输出信号与温度之间的关系越稳定,对温度的影响越小。
七、工作范围工作范围是指传感器能够正常工作的最大和最小输入物理量范围。
传感器的工作范围应与实际应用需求相匹配,过大或过小的工作范围都会影响传感器的测量精度和可靠性。
八、响应时间响应时间是指传感器从接收到输入信号到输出信号达到稳定状态所需的时间。
响应时间越短,表示传感器的响应速度越快,适用于需要实时测量的应用场景。
九、耐受能力耐受能力是指传感器能够承受的最大物理量或环境条件。
传感器的耐受能力越高,表示其在极端条件下的可靠性更高。
传感器的静态参数包括灵敏度、线性度、分辨率、重复性、稳定性、温度特性、工作范围、响应时间和耐受能力等。
1、什么是传感器的静态特性?它有哪些性能指标? 如何用公式表征这些性能指标?2、什么是传感器的动态特性? 其分析方法有哪几种?3、什么是传感器的静特性?主要指标有哪些?有何实际意义?4、什么是传感器的基本特性?传感器的基本特性主要包括哪两大类?解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标。
(要求每种特性至少列出2种常用指标)1、 答: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、输出关系式中不含有时间变量。
传感器的静态特性的性能指标主要有: ① 线性度:非线性误差maxL FSL 100%Y γ∆=±⨯ ② 灵敏度:yn xd S=d③ 迟滞:max HFSH 100%Y γ∆=⨯ ④ 重复性:maxRFSR 100%Y γ∆=±⨯⑤ 漂移:传感器在输入量不变的情况下,输出量随时间变化的现象。
2、答:传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性,即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。
传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。
知识点:传感器的动态特性 3、答:传感器的静态特性是当其输入量为常数或变化极慢时,传感器的输入输出特性,其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
传感器的静特性由静特性曲线反映出来,静特性曲线由实际测绘中获得。
通常人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。
知识点:传感器的静态特性 4、答:传感器的基本特性是指传感器的输入-输出关系特性。
传感器的基本特性主要包括静态特性和动态特性。
其中,静态特性是指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系,描述指标有:线性度(非线性误差)、灵敏度、迟滞、重复性和漂移;动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性,即其输出对随时间变化的输入量的响应特性,主要描述指标有:时间常数、延迟时间、上升时间、峰值时间、响应时间、超调量、幅频特性和相频特性。