传感器与检测技术学第一章.ppt

*?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。*单位阶跃信号一阶传感器系统阶跃响应时间常数时间常数怎么确定？*超调量a1二阶传感器系统上升时间Tr响应时间Ts峰值时间Tp衰减率稳态误差*上一页下一页返回1.4.2传感器的动态特性传感器的动态特性是指传感器的输出对随时间变化的输入量的响应特性。反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。研究传感器的动态特性主要是从测量误差角度分析产生动态误差的原因以及改善措施。时域：瞬态响应法频域：频率响应法*上一页下一页返回1.瞬态响应特性在时域内研究传感器的动态特性时，常用的激励信号有阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数等。传感器对所加激励信号的响应称为瞬态响应。理想情况下，阶跃输入信号的大小对过渡过程的曲线形状是没有影响的。但在实际做过渡过程实验时，应保持阶跃输入信号在传感器特性曲线的线性范围内。*上一页下一页返回一阶传感器的单位阶跃响应设x(t)、y(t)分别为传感器的输入量和输出量，均是时间的函数，则一阶传感器的传递函数为式中τ——时间常数；K——静态灵敏度。由于在线性传感器中灵敏度K为常数，在动态特性分析中，K只起着使输出量增加K倍的作用。讨论时采用K=1。电子与信息工程学院控制科学与工程系电子与信息工程学院控制科学与工程系*传感器与检测技术同济大学电子与信息工程学院控制科学与工程系主讲教师：徐和根*传感器的一般特性传感器的系统特性传感器的静态特性传感器的动态特性*系统特性一个高精度的测试装置必须有良好的静态特性和动态特性才能完成信号无失真的转换！！！系统由三要素组成：输入、输出和系统动态（传递函数）。传感器系统要求：传感器的输出电量不失真的复现输入量的变化。跟踪问题？？输入量：静态量：稳定状态的量或者变化极其缓慢的量。典型信号：阶跃信号。动态量：通常指周期信号、瞬变信号或者随机信号。典型信号：正弦信号。*传感器的静态特性静态特性——传感器在静态测量时，即输入、输出不随时间而变化时，其输出-输入特性。静态方程非线性度灵敏度传感器静态特性表征的重要指标：精确度重复性回程误差（迟滞）零点漂移温漂*非线性度非线性度是测量装置的输出和输入是否保持理想比例关系的一种度量。*线性度——测量系统的标定曲线对理论拟合直线的最大偏差与满量程之比Bmax－定度曲线与拟合直线的最大偏差.A－输出满量程.*单击此处添加正文。单击此处添加正文。差动测量——减小传感器的非线性误差。拟合直线——依据测量系统的标定曲线而得到的接近该曲线的理想直线.直线拟合方法：1、端基法。2、最小二乘法。*第一章传感器概述端点法添加标题实际特性上分别对应于测量下限xmin和测量上限xmax的点A和B的连线称端点拟合直线。添加标题特点：方法简单，但由于数据依据不充分，且计算的线性度值往往偏大，因此不能充分发挥传感器的精度潜力。添加标题A添加标题B添加标题*第一章传感器概述（2）平均选点法把传感器全量程内的所有校准数据，前后分成两组，分别求出两组的点系中心，这两上点系中心的连线，就是平均选点法的拟合直线。特点：拟合精度较高，试验点在拟合直线两侧分布，数据处理不复杂。前半部点系中心坐标为后半部点系中心坐标为因此通过两个点系中心和的直线斜率为直线在y轴上的截距为或把斜率和截距代入y=a+kx中即得到平均选点法拟合直线方程。*第一章传感器概述校准点拟合直线最小二乘法把所有校准点数据都标在坐标图上，用最小二乘法拟合的直线y=a+kx，其校准点与对应的拟合直线的点之间的残差平方和为最小。010302*第一章传感器概述特点：拟合精度高，计算复杂。*灵敏度——测试系统输出量的变化和输入量的变化之比。x??系统??yx+?x??系统