Transcript § 4.2 传感器的性能和指标静态特性
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性
传感器在稳态下的输出－输入关系称为静态特性。
测量范围与量程
线性度
静
态
特
性
灵敏度
迟滞
重复性
漂移
引用误差
Slide 2
§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性 －测量范围与量程
Imax －传感器所能测量的最大被测量的数
值，称为测量上限
Imin －传感器所能测量的最小被测量的数
值，称为测量下限
Imin~Imax
称为测量范围,也称量程.
量程 ＝
Imax － Imin
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－灵敏度
S
线
性
系
统
灵
敏
度
输出量的变化
输入量的变化
y
S=y/x
O
x
＝
dy
dx
非
线
性
系
统
灵
敏
度
y
dy
dx
O
x
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
式中：
y－－输出量
x－－输入量
a0－－零位输出
a1－－传感器线性灵敏度
a2 an－－高阶参数
n
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
n
情况一：若a0 a2 a3 an 0，则 y a1 x，
为
理想线性特性
y
+
_
+
S=a1= y/x=常数
x
_
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
n
情况二：若a0 a2 a4 ＝an （
0 n 2取偶数），
则 y a1 x＋a3 x a5 x ，为
3
5
y
仅有奇次非线性项情况
+
_
+
x
y(x)=-y(-x) 在原点
附近具有相当宽的
近似线性范围
_
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
n
情况三：若a0 a3 a5 ＝an （
0 n为大于3的奇数），
则 y a1 x＋a2 x a4 x ，为
2
4
y
仅有偶次非线性项情况
+
_
+
x
其线性范围窄，
较少采用
_
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器非线性特性线性化：
y
yF•S
O
Δmax
xm
x
式中： e1 ——非线性误差 (线性度)
Δ最大——最大非线性绝对误差
y F S ——满量程输出量
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－漂移
测试系统在输入量不变时，其输出发生变化的现象
称为漂移。
y
漂移分两种：
1)零点漂移
2)灵敏度漂移
灵敏度漂移
零
点
漂
移
x
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－迟滞
迟滞是表明传感器输出一输入特性曲线在正行程时
与反行程时的输出量不重合的程度。
式中Δ m 为正反行程输出值
间最大差值。
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－重复性
重复性表示传感器在按输入量同一方向作全量程多
次测试时所得特性曲线不一致性程度。
z max 为最大重复误差
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§ 4.2 传感器的性能和指标
动态特性
传感器的动态特性是指传感器对激励 (即输入信号)
的响应 (即输出信号) 特性。
时域响应性能指标
y
阶跃信号 U(t)
传
感
器
O
x
时
域
响
应
曲
线
y
O
t
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§ 4.2 传感器的性能和指标
时域响应性能指标
误差带（ 5%或2% ）
y
时
域
响
应
曲
线
y(tp)
y(∞)
响应时间t5或t2
90%y(∞)
超调量M
63%y(∞)
10%y(∞)
O
时间常数τ
上升时间 tr
t
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§ 4.2 传感器的性能和指标
动态特性－频域响应性能指标
传感器的动态特性是指传感器对激励 (即输入信号)
的响应 (即输出信号) 特性。
频域响应性能指标
y
正弦信号
传
感
x
O
器
频
域
响
应
特
性
幅频特性
相频特性
§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性
传感器在稳态下的输出－输入关系称为静态特性。
测量范围与量程
线性度
静
态
特
性
灵敏度
迟滞
重复性
漂移
引用误差
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性 －测量范围与量程
Imax －传感器所能测量的最大被测量的数
值，称为测量上限
Imin －传感器所能测量的最小被测量的数
值，称为测量下限
Imin~Imax
称为测量范围,也称量程.
量程 ＝
Imax － Imin
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－灵敏度
S
线
性
系
统
灵
敏
度
输出量的变化
输入量的变化
y
S=y/x
O
x
＝
dy
dx
非
线
性
系
统
灵
敏
度
y
dy
dx
O
x
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
式中：
y－－输出量
x－－输入量
a0－－零位输出
a1－－传感器线性灵敏度
a2 an－－高阶参数
n
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
n
情况一：若a0 a2 a3 an 0，则 y a1 x，
为
理想线性特性
y
+
_
+
S=a1= y/x=常数
x
_
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
n
情况二：若a0 a2 a4 ＝an （
0 n 2取偶数），
则 y a1 x＋a3 x a5 x ，为
3
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y
仅有奇次非线性项情况
+
_
+
x
y(x)=-y(-x) 在原点
附近具有相当宽的
近似线性范围
_
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器输入输出特性的一般表达式：
y a0 a1 x a2 x an x
2
n
情况三：若a0 a3 a5 ＝an （
0 n为大于3的奇数），
则 y a1 x＋a2 x a4 x ，为
2
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y
仅有偶次非线性项情况
+
_
+
x
其线性范围窄，
较少采用
_
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－线性度
传感器非线性特性线性化：
y
yF•S
O
Δmax
xm
x
式中： e1 ——非线性误差 (线性度)
Δ最大——最大非线性绝对误差
y F S ——满量程输出量
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－漂移
测试系统在输入量不变时，其输出发生变化的现象
称为漂移。
y
漂移分两种：
1)零点漂移
2)灵敏度漂移
灵敏度漂移
零
点
漂
移
x
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－迟滞
迟滞是表明传感器输出一输入特性曲线在正行程时
与反行程时的输出量不重合的程度。
式中Δ m 为正反行程输出值
间最大差值。
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§ 4.2 传感器的性能和指标
静态特性－重复性
重复性表示传感器在按输入量同一方向作全量程多
次测试时所得特性曲线不一致性程度。
z max 为最大重复误差
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§ 4.2 传感器的性能和指标
动态特性
传感器的动态特性是指传感器对激励 (即输入信号)
的响应 (即输出信号) 特性。
时域响应性能指标
y
阶跃信号 U(t)
传
感
器
O
x
时
域
响
应
曲
线
y
O
t
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§ 4.2 传感器的性能和指标
时域响应性能指标
误差带（ 5%或2% ）
y
时
域
响
应
曲
线
y(tp)
y(∞)
响应时间t5或t2
90%y(∞)
超调量M
63%y(∞)
10%y(∞)
O
时间常数τ
上升时间 tr
t
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§ 4.2 传感器的性能和指标
动态特性－频域响应性能指标
传感器的动态特性是指传感器对激励 (即输入信号)
的响应 (即输出信号) 特性。
频域响应性能指标
y
正弦信号
传
感
x
O
器
频
域
响
应
特
性
幅频特性
相频特性