传感器的动态特性

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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传感器的动态特性
动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。

只要输入量是时间的函数，则其输出量必将是时间的函数。

研究动态特性的标准输入形式有三种，即正弦、阶跃和线性，而经常使用的是前两种。

• 零阶传感器动态特性指标
零阶传感器，其输入量无论随时间如何变化，其输出量的幅值总是与输入量成确定的比例关系，在时间上也不滞后，幅角φ等于零。

所以零阶传感器的动态特性指标就是静态特性指标。

•一阶传感器动态特性指标一阶传感器动态特性指标有：静态灵敏度和时间常数τ。

如果时间常数τ越小，系统的频率特性就越好。

在弹簧阻尼系统中，就要求系统的阻尼系数小，而弹簧刚度要大。

二阶传感器的传递函数：
由于大多数传感器均为二阶系统,所以我们要专门讨论二阶系统的阶跃响应。

根据二阶系统相对阻尼系数的大小，将其二阶响应分成三种情况：既>1时过阻尼； =1时临界阻尼； <1时的欠阻尼。

在一定的值下，欠阻尼系统比临界阻尼系统更快地达到稳态值；过阻尼系统反应迟钝，动作缓慢，所以一般传感器都设计成欠阻尼的，一般取值为0.6~0.8。

传感器动态特性补偿 定义：传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性。

一个动态特性好的传感器, 其输出将再现输入量的变化规律, 即具有相同的时间函数。

实际上输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数,这种输出与输入间的差异就是所谓的动态误差。

动态特性除了与传感器的固有因素有关之外, 还与传感器输入量的变化形式有关。

传感器的动态数学模型：要精确地建立传感器（或测试系统）的数学模型是很困难的。

在工程上常采取一些近似的方法，忽略一些影响不大的因素。

传感器系统的方程为(线性时不变系统)： 式中，an,an-1,…,a0和bm,bm-1,…,b0均为与系统结构参数有关的常数。

(1)传递函数设x (t )、y (t )的拉氏变换分别为X (s )、Y (s )，对(2.13)两边取拉氏变换，并设初始条件为零，得式中，s 为复变量，s =b +j w ，b >0。

)13.2(d d d d d d d d d d d d 0111101111x b t x b t x b t x b y a ty a t y a t y a m m m m m m n n n n n n ++++=++++------ ）（2.14))(())((01110111b s b s b s b s X a s a s a s a s Y m m m m n n n n ++++=++++----定义Y (s )与X (s )之比为传递函数，并记为H (s )，则因此，研究一个复杂系统时，只要给系统一个激励x (t )并通过实验求得系统的输出y (t )，则由H (s )=L [y (t )]/L [x (t )]即可确定系统的特性(2)频率响应函数对于稳定系统 ，令s=j ω，得H (j ω) −−系统的频率响应函数，简称频率响应或频率特性。

将频率响应函数改写为：其中称为传感器的幅频特性，表示输出与输入幅值之比随频率的变化。