2013—9—10传感器的一般特性.ppt

9-10学时 第3章 测试系统的基本特性 (1) ;一.测试系统的静态特性;1.灵敏度S 灵敏度是指测试系统在静态测量时，输出变化量Δy与引起变化的输入变化量Δx 之比的极限值,用S来表示。即;例如,某位移传感器在位移变化1mm时,输出电压变化有 300mV,则其灵敏度为300 mV／mm。 灵敏度的量纲是mV／mm。在技术数据中，经常会出 现“灵敏度阀”这一技术参数，它是指最小单位输出量 所对应的输入量，与灵敏度有密切关系，是灵敏度的 倒数，表示测试系统对引起输出的有可察觉变化的输 入量的最小变化值，也称为测试系统的分辨率。;2.线性度;式中： x——输入量； y——输出量； a0——零位输出； a1——测试系统的灵敏度,常用S表示；a2,a3,…,an——非线性项的待定常数。 该多项式可能有四种情况,如下图所示。;图1. 测试系统静态特性曲线 ;2) 输出-输入特性曲线关于原点对称 这种情况见图（b）。此时,在原点附近相当范围内曲线基本成线性,即式（1）只存在奇次项： y=a1x+a3x3+a5x5+… (4) 3) 输出-输入特性曲线不对称 对应曲线如图（c）所示。  这时,式（1）中非线性项只是偶次项,即 y=a1x+a2x2+a4x4+… (5) ;4） 普遍情况 普遍情况下的表达式就是式（1）,对应的曲线 如图(d)所示。; 一般而言,这些拟合直线包括理论直线、端点连线、 最小二乘拟合直线、最佳直线等。 ①理论直线。如下图(a)所示,以测试系统的理论特性直线（图示对角线）作为拟合直线,它与实际测试值无关。其优点是简单、方便,但通常 （ΔyL）max很大。 ;② 端点连线。如下图(b)所示, ②端点连线法：将将静态标定曲线上对应于量程上、下限的二点连线作为拟合直线，其方程式为  y=b+kx 式中b和k分别为截距和斜率。这种方法方便、直观,但（ΔyL）max也很大。;③最小二乘拟合直线。 使拟合直线与静态标定曲线上各输出量的残差平方和为最小。 设实际校准测试点有n个,则第i个校准数据yi与拟合直线上相应值之间的残差为  Δi=yi-(b+kxi) ;式中: ; 拟合直线的方法很多，目前国内尚无统一标准。 较为常用的方法有二种，端点连线和最小二乘拟合 直线。;式中rL为线性度，?yLmax为最大非线性绝对误差， YFS为满量程输出。;3.迟滞（回程误差）;式中：（ΔyH）max——输出值在正、反行程 间的最大差值； YF.S——理论满量程输出值。;1）稳定度：指在规定的工作条件下，测试系统的某些性能随时间变化的程度。它是由测试系统内部存在的随机性变动，周期性变动和漂移等原因所引起的示值变化。一般用示值的波动范围与时间之比来表示。例如示值的电压在8小时内的波动幅度为1.3mV，则系统的稳定度为：δ=1.3mV/8h. 2）影响系数：环境影响，室温，大气压力等外界环境的状态变化对测试系统示值的影响，以及电源电压，频率等工作条件的变化对示值的影响，用影响系数表示。例如，周围介质温度变化引起示值的变化，可以用温度系数βt表示；电源电压变化所引起的示值变化，可以用电源电压系数βv表示。;5.零点漂移：在正常使用条件下，输入量不发生任何变化，而测试系统的输出量经过一段时间后却发生了改变，这种现象称为漂移。以输出量的变化表示。输入量为零时的漂移称为零点漂移。;作业: 1.什么是传感器的静态特性?它主要有哪些性能指标? 2.已知某位移传感器的测量范??为0-30mm,静态测量时,输入值与输出值的关系如下表所示,求该传感器的线性度和灵敏度.