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传感器的一般特性

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传感器概述

传感器概述


dy(t ) y(t ) x(t ) dt
1.2 传感器的一般特性
(1)一阶传感器的单位阶跃响应
一阶传感器单位阶跃响应的通式：

dy(t ) y(t ) x(t ) dt
式中 x(t ) 、 (t ) 分别为传感器的输入量和输出 y 量，均是时间的函数，表征传感器的时间常数， 具有时间“秒”的量纲。 一阶传感器的传递函数：
1.1 基本概念
附：传感器组成示意图
敏感元件的输出作 为转换元件的输入
被测量
敏感 元件
转换 元件
转换 电路
电量
直接感受被测量
转化为电量参数
传感器组成示意图
1.1 基本概念
1.1.3 传感器的分类
物质定律如虎克定律 F = k x主要由物 质的性质决定
按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类 无源传感器 按能量的转换分类 场的定律，如电场、磁场、物质场主 要由其结构参数决定 可分为能量控制型和能量转换型 按输入量分类 有源传感器 常用的有机、光、电和化学等传感器 按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器
1.2 传感器的一般特性
以动态测温的问题为例说明传感器动态特性。 在被测温度随时间变化或传感器突然插入被测 介质中以及传感器以扫描方式测量某温度场的 温度分布等情况下，都存在动态测温问题，如 图所示:
动态测温
1.2 传感器的一般特性
传感器的种类和形式很多，但它们一般可以 简化为一阶或二阶系统。 高阶可以分解成若干个低阶环节。 对于正弦输入信号，传感器的响应称为频率 响应或稳态响应；对于阶跃输入信号，则称 为传感器的阶跃响应或瞬态响应。

传感器的一般特性

传感器的一般特性

• 通常用下面四个指标来表示传感器的动态性 能(P37): （1）时间常数τ （2）上升时间tr （3）响应时间t5、t2 （4）超调量

• 2.频域性能指标（P32） 通常在正弦信号作用下测定传感器动 态性能的频域指标，称为频率法。具体方 法是在传感器输入端加恒定幅值的正弦信 号，测出不同频率下稳定输出信号的幅值， 绘制出幅频特性曲线。 频域通常有下面三个动态性能指标： （1）通频带 b （2）工作频带 （3）相位误差
• 2.2传感器的动态特性 传感器的动态特性是指输入量随时间动态变 化时，其输出与输入的关系。传感器所检测的物 理量大多数是时间的函数，为使传感器输出信号 及时准确地反映输入信号的变化，不仅要求它具 有良好的静态特性，还要求它具有良好的动态特 性。 为研究传感器的动态特性，可建立其动态数 学模型，用数学中的逻辑推理和运算方法，分析 传感器在动态变化的输入量作用下，输出量如何 随时间改变。也常用实验手段研究传感器的动态 特性，即给传感器一个“标准”信号（正弦输入 和阶跃输入），测出其输出随时间的变化关系， 进而得到其各项动态特性技术指标。
1.理想的线性特性 当a0=a2 =a3=…=an=0时，具有这种特性。此时 y=a1x,静态特性曲线是一条直线，传感器的灵敏 度为Sn=y/x=a1=常数 2.非线性项仅有一次项和偶次项 即y= a1x+a2x2+a4x4+… 因不具有对称性，其线性范围较窄，所以在设 计传感器时一般很少采用这种特性。当出现 时，必须采取线性化补偿措施。
• 2.2.1传感器的动态数学模型 要精确建立传感器或其测试系统的数学 模型是很困难的，在工程上采取一些近似， 略去一些影响不大的因素。通常把传感器 看成一个线性时不变系统，用常系数线性 微分方程来描述其输出量y与输入量x之间的 关系。 对于一个复杂的系统或输入信号，求解 微分方程是很难的，常用一些足以反映系 统动态特性的函数，将系统的输出与输入 联系起来，这些函数有传递函数、频率响 应函数和脉冲响应函数等。

练习题

练习题
9. 通常采用或作为电阻应变片桥路。该电路不仅没有，而且也比单臂应变电桥时高，同时还能起作用。
自/互感式传感器
1. 利用原理，将非电量的变化转换成线圈变化的装置，叫自感式传该器。
2. 自感式有式和式。
3. 变隙式电感传该器主要有、和等部分组成。而单线圈螺线管式电感传该器则由、和等部分组成。
4. 由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知，其与、相矛盾。为解决这一矛盾，通常采用或电感传该器。
8．压电式传感器不能测量被测量，更不能测量。目前多用于和动态的力或压力的测量。（频率太低的；静态量；加速度）
霍尔元件
复习思考题
１．试述霍尔效应的定义与简单的工作原理？
2．简述霍尔元件灵敏系数的电定义？
3．试述霍尔元件的简单结构？
4．画出霍尔元件的输出电路图？
5．试述霍尔元件主要参数名称？
6．试述霍尔元件不等位电势和温度补偿的简单概念及处理方法？
2．电涡流式传感器测量系统由和两部分组成。（传感器；被测体）
3．被测体的电阻率ρ，相对导磁率μ，传感器线圈的激磁频率，则电涡流的轴向贯穿深度h越大。（越大；越小；越小）
4．调幅式测量电路的原理框图包括、、、、和等部分。（石英晶体振荡器；LC并联振荡电路；射级输出器；高频放大器；检波器；滤波器）
电容式传感器及应用
5．压电陶瓷的压电系数比石英晶体的。所以采用压电陶瓷制作的压电是传感器，其较高。（大得多；灵敏度）
6．压电元件是一个电压很大的信号源，它可以等效一个和一个并联的等效电路。测量中要求与其它配接的放大器具有和。（电荷源；电容；高输入阻抗；低输出阻抗）
7．压电式传感器中，常把两片的压电片叠在一起，其并联法是两压电片的粘贴在一起，在两边电极，增加一倍，电容也增加一倍；其串联接法是两压电片的粘在一起，因而上、下两极板的电荷量与相同，总容量为一半，输出电压。（同型号；负极；正电极；电荷量；正极和负极；单片；单片时；增大一倍）

传感器的一般特性

传感器的一般特性

其传递函数为
H (s) H1 (s) H 2 (s)
1.2.1
传感器的动态数学模型
在大多数情况下，可假设bm ＝bm1 ＝…＝b1 ＝0，则传感器的动态数学模型可简化为
b0 Y(s) H(s) X(s) an s n an 1s n 1 a1s a0
并可进一步写成
1.1 传感器的静态特性
√ √
1.1.1
1.1.2
传感器的静态数学模型
描述传感器静态特性的主要指标
第1章
传感器的一般特性
√
1.1 1.2
传感器的静态特性 传感器的动态特性
1.2
传感器的动态特性
当被测量随时间变化时, 传感器的输出量也 随时间变化，其间的关系要用动态特性来表示。除 了具有理想的比例特性外, 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。
1.1 传感器的静态特性
√
1.1.1 1.1.2
传感器的静态数学模型 描述传感器静态特性的主要指标
1.1.2
描述传感器静态特性的主要指标
通过理论分析建立数学模型往往很困难。 借助实验方法，当满足静态标准条件的要求， 且使用的仪器设备具有足够高的精度时，测得的 校准特性即为传感器的静态特性。 由校准数据可绘制成特性曲线，通过对校准 数据或特性曲线的处理，可得到描述传感器静态 特性的主要指标。
1.2.1
传感器的动态数学模型
r
1 H ( s) A 2 2 j 1 s 2 jnj s nj i 1 s pi
上式中, 每一个因子式可看成一个子系统的 传递函数。由此可见，一个复杂的高阶系统总可 以看成是由若干个零阶、一阶和二阶系统串联而 成的。

传感器的特性

传感器的特性

传感器的特性传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系。

通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。

静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。

动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

一般来说，传感器的输入和输出关系可用微分方程来描述。

理论上，将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，即可得到静态特性。

因此传感器的静特性是其动特性的一个特例。

传感器除了描述输入与输出量之间的关系特性外，还有与使用条件、使用环境、使用要求等有关的特性。

1传感器的静特性传感器的输入-输出关系:输入（外部影响：冲振、电磁场、线性、滞后、重复性、灵敏度、误差因素）—传感器—输出（外部影响：温度、供电、各种干扰稳定性、温漂、稳定性（零漂）、分辨力、误差因素）。

人们总希望传感器的输入与输出成唯一的对应关系，而且最好呈线性关系。

但一般情况下，输入输出不会完全符合所要求的线性关系，因传感器本身存在着迟滞、蠕变、摩擦等各种因素，以及受外界条件的各种影响。

传感器静态特性的主要指标有：线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨率、漂移、稳定性等。

2传感器的动特性动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

很多传感器要在动态条件下检测，被测量可能以各种形式随时间变化。

只要输入量是时间的函数，则其输出量也将是时间的函数，其间关系要用动特性来说明。

设计传感器时要根据其动态性能要求与使用条件选择合理的方案和确定合适的参数；使用传感器时要根据其动态特性与使用条件确定合适的使用方法，同时对给定条件下的传感器动态误差作出估计。

总之，动特性是传感器性能的一个重要方面，对其进行研究与分析十分必要。

总的来说，传感器的动特性取决于传感器本身，另一方面也与被测量的形式有关。

（1）规律性的：1）周期性的：正弦周期输入、复杂周期输入；2）非周期性的：阶跃输入、线性输入、其他瞬变输入（2）随机性的：1）平稳的：多态历经过程、非多态历经过程；2）非平稳的随机过程。

第1章传感器的一般特性MOOC1_1_06

第1章传感器的一般特性MOOC1_1_06

传感器技术主讲人：吴琼水武汉大学电子信息学院第1章传感器的一般特性1.1 传感器静态特性静态特性指标（1）线性度（2）灵敏度（3）精确度(精度)（4）最小检测量和分辨力（5）迟滞（6）重复性（7）稳定性（8）漂移稳定性(Stability)稳定性表示传感器在较长时间内保持其性能参数的能力，故又称长期稳定性。

稳定性可用相对误差或绝对误差表示。

表示方式如：个月不超过%满量程输出。

有时也采用给出标定的有效期来表示。

1.1 传感器静态特性静态特性指标（1）线性度（2）灵敏度（3）精确度(精度)（4）最小检测量和分辨力（5）迟滞（6）重复性（7）稳定性（8）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。

产生原因：⏹传感器自身结构参数老化⏹测试过程中环境发生变化●漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。

零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移:◆时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化◆温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度漂移●漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。

零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移:◆时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化◆温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度漂移%1000⨯∆FS Y Y 零漂＝——最大零点偏差——满量程输出%100m ax⨯∆∆TY FS 温漂＝Δmax ——输出最大偏差；ΔT ——温度变化范围；Y FS ——满量程输出。

武汉大学传感器技术课件-传感器一般特性

传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
线性度(Linearity)
在规定的条件下，传感器静态校准曲线(实际曲线)与拟合直线间最大偏差 与满量程输出值的百分比称为线性度。
传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
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迟滞。
例：某电子秤： 增加砝码
电桥输出 减砝码输出
0 g —— 50g —— 100g —— 200g 0.5 mv --- 2.0mv -- 4.0mv --- 8.0mv 0.6 mv --- 2.2mv ---4.5mv --- 8.0mv
H
H max
/Y FS
100%
产生这种现象的主要原因是由于传感器敏感元件材 料的物理性质和机械另部件的缺陷所造成的，例如弹 性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间 隙、紧固件松动等。
准确度
说明传感器输出值与真值的偏离程度。准确度是系统误差大小的标志。
精确度
是精密度与准确度两者的综合优良程度。
低精密度， 低正确度
高精密度， 低正确度
低精密度， 高正确度

第2章 传感器的一般特性


y
a0
—— 输出量；
x
a1
—— 输入量； —— 理论灵敏度；
—— 零点输出；
a2，a3，...an
—— 非线性项系数。
各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式不同。
传感器的静态特性
传感器静态特性的主要指标有以下几点: 2.1.1线性度（非线性误差） – 在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲 线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度，通常用相 对误差来表示，即
传感器的静态特性
2.1.6重复性(续)
重复性所反映的是测量结果偶然误差的大小，
而不表示与真值之间的差别。有时重复性虽然
很好，但可能远离真值。
传感器的静态特性
2.1.7 零点漂移
零点漂移:传感器无输入（或某一输入值不变）时，每隔 一段时间进行读数，其输出偏离零值（或原指示值），即 为零点漂移（简称零漂）。
导致传感器无法正常进行测量。 输入信号随时间变化时，引起输出信号也随时间变化， 这个过程称为响应。动态特性就是指传感器对于随时间变化 的输入信号的响应特性，通常要求传感器不仅能精确地显示 被测量的大小，而且还能复现被测量随时间变化的规律，这 也是传感器的重要特性之一。
传感器的动态特性
传感器的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，传感器所检测的非电量信号大多数是时间的函数。 为了使传感器输出信号和输入信号随时间的变化曲线一致或相 近，我们要求传感器不仅有良好的静态特性，而且还应具有良 好的动态特性。传感器的动态特性是传感器的输出值能够真实 地再现变化着的输入量能力的反映。
《测控技术》 第二章 传感器的一般特性
扬州大学 陈虹
传感器的一般特性
2.1 传感器的静态特性

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。

1-2传感器的一般特性重点


ˆ 偏差的平方和为最小。 线输出值 Y i
n n n i 1 i 1 i 1
就是使各测量点实际输出数据Y i与对应拟合直
2 2 2 ˆ ( Y Y ) [ Y ( a KX )] min i i i i 0 i
n——校准点数。
2 i 2 (Yi KX i a0 )( X i ) 0 K 2 i 2 (Yi KX i a0 )(1) 0 a0
可见，频域不失真测试条件是：幅频特性为一条与横坐标平
行的水平直线，相频特性为一条过原点的具有负斜率的斜直线。
注意：

检测含有多个频率成分的信号时，测量系统的频响特
性必须同时满足幅值不失真条件和相位不失真条件才能 实现不失真测试。
CN M K
C——系数，一般取1~5； N——噪声电平； K——传感器的灵敏度。
注：
①零点处的最小检测 量称为阈值。 ②K越大表明传感器检 测微量的能力越高。
（二）分辨力 反映传感器能够有效辨别最小输入变化量的能力。 例如：
温度检测装置显示器显示温度变化最小值为0.01℃。
水表最小显示水量为0.001m3。 数字式仪表的分辨力用数字指示值的最后一位数所代 表的输入量表示。
jt
y (t ) Be
( j t )
则 频响特性
Y ( j ) B j e X ( j ) A
幅频特性 相频特性
Y ( j ) B W ( j ) X ( j ) A ( ) y x
可见：幅频特性是输出信号幅值与输入信号幅值之比，相
分辨力相对于满量程输入值的百分数称为分辨率。
五、迟滞
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变化量之比。
K

输出变化量 输入变化量

dy dx

df x
dx

f
'
x
2) 对非线性传感器, 灵敏度是一个变化量，不同地方灵敏度不同：
非线性传感器灵敏度是一个变化量，只 能表示传感器在某一工作点的灵敏度。
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
金属丝应变片1 金属丝应变片2
变长 R 正应变 缩短 R 负应变
线性度(Linearity)
差动测量方法: 利用两个性能相同的传感器进行差动输出测量。即一个传
感器感受正方向变化，一个感受负方向的变化，差动输出：
Y 设某传感器静态特性为： a 0 a1 X a 2 X 2 a n X n
传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
分辨力和最小检测量
分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。有些传感器,当输入量连续变化 时,输出量只作阶梯变化,则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的 大小。
解： k 0.68 b 0.25
∴ y 0.68x 0.25
1 0.238 2 0.35 3 0.16
4 0.11 5 0.126 6 0.194
L


Lmax yFS
100%


0.35 5

7%
拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%
y
YFS
实实特性曲线
理理特性曲线
理想的特性曲线：
1) 良好的线性(直线) 2) 过原点
o x
传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
b (xi 2yi xi xi yi ) nxi 2 (xi ) 2
代入数据得： k 0.68 b 0.25
例： 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：
x 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7
y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0
假设输出最大值为5.0，最小值为0，试用最小二乘法拟合直 线，求其线性度和灵敏度？
讨论a0=0时的情形，即静态特性曲线通过原点的情形：
（1） 理想的线性特性 （2） 仅有奇次非线性项 （3） 仅有偶次非线性项 （4）同时有奇偶次非线性项
Y = a1X
Y = a1X + a3X 3 + a5 X 5 + ⋅⋅⋅ Y =a1X +a2X2 +a4X4 +⋅⋅⋅ Y = a1X + a2 X 2 +⋯an X n
其优点：
①消除偶阶次非线性误差; ②灵敏度提高一倍; ③消除了零位输出
传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
准确度
说明传感器输出值与真值的偏离程度。准确度是系统误差大小的标志。
精确度
是精密度与准确度两者的综合优良程度。
低精密度， 低正确度
高精密度， 低正确度
低精密度， 高正确度
高精密度， 高正确度
精确度
精确度
是精密度与准确度两者的综合优良程度。
精确度等级 A 在工程应用中，为了简单表示测量结果的可靠程度，引入精确度等级概念，用A表示。

dy dx

df x
dx

f
'
x
1) 对线性传感器, 灵敏度是直线的斜率：K = Δy/Δx
y
可见，传感器输出曲线的斜率就是其
Δy 灵敏度。对线性特性的传感器，其特
性曲线的斜率处处相同，灵敏度K是
Δx
一常数，与输入量大小无关。
0
x
灵敏度(Sensitivity)
传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时，输出变化量与引起此变化的输入
代数方程表示：
Y = a0 + a1X + a2 X 2 +⋯ an X n
其中：
X — 输入量，
Y — 输出量；
a — X = 0 时的输出值，即零位输出
0
a — 理理灵敏度，常用K来表示
1
a
2,
a3…..an ——
非线性项系数
各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。
Y = a0 + a1X + a2 X 2 +⋯ an X n
铂电阻
Pt100
电压输出
Pt100的电阻-温度曲线
电压-温度曲线
第1章传感器的一般特性
传感器的输入信号：
慢变(稳态)信号
不随时间变化或变化较为缓慢(准静态)的信号。
快变信号
随时间变化较快的信号(如周期或瞬变信号)。
信号
静态信号
动态信号
0
时间
第1章传感器的一般特性
主要内容
1.1 传感器静态特性 1.2 传感器动态特性
A A= 100%
YFS
A - 传感器精确度等级.我国工业仪表等级分为 0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级.
A - 测量范围内允许的最大绝对误差
1.5%表示1.5级
0.5%表示0.5级
YFS - 满量程输出
精确度
A= A 100% YFS
A - 测量范围内允许的最大绝对误差 YFS - 满量程输出
常用拟合方法：
①端点连线(端基法)拟合； ②最小二乘拟合； ③理论拟合； ④端点连线平移拟合； ⑤过零旋转拟合；
常用拟合方法
端点连线(端基法)拟合
把传感器的零点输出平均值与满度输出平均值连成直线作为 传感器的拟合理想直线。
y ymax
b0(xmax,ymax)
{ Δymax yF.S
a0(x0,y0) 0
灵敏度(Sensitivity)
传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时，输出变化量与引起此变化的输入
变化量之比。
K

输出变化量 输入变化量

dy dx

df x
dx

f
'
x
灵敏度(Sensitivity)
传感器的灵敏度是指到达稳定工作状态时，输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。K Nhomakorabea
输出变化量 输入变化量
前面讲的方法是通过计算方法来计算线性度， 其实对提高线性度用途不大。
实际中，常配合差动测量法来改善线性度。
差动测量方法:
利用两个性能相同的传感器进行差动输出测量。即一个传感器感受正方向 变化，一个感受负方向的变化，差动输出。
差动测量举例
金属丝应变片1 金属丝应变片2
钢梁
金属丝应变片
金属丝应变片1 金属丝应变片2
准确度
说明传感器输出值与真值的偏离程度。准确度是系统误差大小的标志，准确度高意味着 系统误差小。同样，准确度高不一定精密度高。
精确度 是精密度与准确度两者的总和，精确度高表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情 况下，可取两者的代数和。机器的常以测量误差的相对值表示。
精确度
精密度
说明测量传感器输出值的分散性。精密度是随机误差大小的标志。
与满量程输出值的百分比称为线性度。
L


Ym ax Y
100%
FS
可见，直线拟合方 法不一样，线性度
会不一样
（1）线性度
L


Ym ax Y
100%
FS
线性度与拟合的理想直线有关。
理想直线的选择原则是：既能反映实际曲线的趋势，又能使非线性误差的 绝对值最小。另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。
传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
第1章传感器的一般特性
回顾传感器的定义：
传感器是一种能把特定的非电量信号（物理量、化学量、生物量登）按一 定规律转换成某种便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量) 的装置。
第1章传感器的一般特性
传感器的一般特性：
传感器一般要变换各种信息量为电量，描述这种变换的输入与输出关系 表达了传感器的一般特性。
0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0七个等级.
例1-8 ：检定一台1.5级刻度0-100Pa压力传感器，现发现50Pa处误差最大,误差
为1.4Pa，问这台压力传感器是否合格？
解： 根据50Pa处来计算精度等级：
A= 1.4 100% 1.4% 100-0
1.4 < 1.5，所以该传感器合格的。
n
n xi2 ( xi )2
i 1
i 1
n
n
n
n
xi2 yi xi xi yi
b i1
i 1 n
i 1
i 1
n