传感器的静态特性精品PPT课件

这个取决于测量电路的分辨率
传感器的静态性能 5.滞后（迟滞、回差）
滞后指传感器正行程特性曲线与反 行程特性曲线不一致的程度。传感器的 滞后一般采用正、反行程特性曲线之最 大差值与满量程输出值之比的百分数表
示，即
滞后的处理：敏感元件优化
传感器的静态性能
6.重复性
重复性指传感器输入量按同一方向作全 量程连续多次变动时所得曲线不一致的程度。
传感器的基本特性
传感器的基本特性是指传感器的输入-输出 特性，一般分为静态特性和动态特性两大类
（1）静态特性是当被测对象处于静态，即 输入为不随时间变化的恒定信号时，传感器 输入与输出之间呈现的关系。
（2）动态特性是指当输入量随时间变化时 的输入－输出关系。
传感器的静态特性
y a0 a1x a2 x2 an xn
1.1 信号（的1）形式传感器的常见名词
敏感元件：能够灵敏地感受被测量并做出响应（未必 是电信号）的元件。 （与传感器的区别？）
变送器：能输出标准信号的传感器。
转换器：针对输出为非标准信号的传感器，必须和特 定的仪器或装置配套，才能实现检测或调节功能
微传感器：基于MEMS技术的新型传感器，其敏感元 件的尺寸为0. 1-100 μm。
性误差
传感器的静态性能
4.单调性
随着输入参量的增加，传感器的输 出是否为单调增加。具体而言，单调性 好的传感器，当输入量从x增加到x＋δ时，
其相应输出f (x+δ)永远大于f(x)。
单调性与测量的关系
对于非线性传感器，基于MCU算法可非常容易进 行非线性测量，把测量量程从很短的线性区大大扩 展，但同时要考虑测量灵敏度与分辨率。
传感器的静态性能
8.阈值与分辨率 当输入量变小到某一值，即观察不 到输出量变化时，这时的输入量称为传
感器的阈值。 分辨率是指可观察到输出量变化的
输入量的最小变化值。
Da
Da
111
111
110
110
101
101
100
100
011
011
010
010
001
Ui 001
Ui
000 01234567
000 01234567
按被测对象分 按转换机理分
1.1 信号（的1形）式 传感器基本特性
理想传感器： 灵敏度高 稳定性好 实时性高
3.1.4 传感器的基本特性 造成传感器测量系统误差的原因：
1.介入误差：如加速度传感器、温度传感器。。。 2.应用误差：源自使用者或测量系统 3.特性参数误差：传感器本身，如阈值、分辨率 4.动态误差：滞后造成的 5.环境误差：环境，如温度、振动、电源
会影响传感器的阈值与分辨率。

传感器的静态性能
9.稳定性
(1)时间零漂：传感器的输出零点随时间发生漂移 的情况；
由于电信号易于传输和处理，所以一般概念上 的传感器是指将非电量转换成电信号输出的元件或装 置。
换能器：将一类信号变换成另一类信号的任何装置都 可称为换能器。
从这一意义上讲，换能器可以说是传感器的另 一种定义形式。不过，传感器的含义侧重于扩展人们 获取那些感官所不能察觉的物理量信息的能力，而换 能器则意味着输入量与输出量不一样。
实际线性传感器存 在：灵敏度误差
传感器的静态性能
2. 量程 传感器能够检测的输入量的最大、最小 值之差
一般的传感器产品所给出的精度都是针对 满量程的相对值，如0.1%FS满量程(Full span)。 因此实际应用时越接近满量程，其测量准 确度越高
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3.线性度或非线性误差 传感器特性曲线与其规定的拟合直 线之间的最大偏差△max与传感器满量程 输出yFS之比的百分数即为线性度或非线
具体计算方法是先分别测出正、反行程 多次测量的各个测试点的最大偏差，再取2者 中的最大值，按下式计算
重复性比线性度重要的多
传感器的静态性能
7. 精度 （1）绝对误差表示：传感器示值与被测 量真值之间的最大偏差 （2）最大引用误差：绝对误差相对于满 量程的百分比形式（％FS)表示。 （3）综合考虑室温下传感器的线性度、 滞后及重复性三方面的误差，按下式计 算出传感器的精度：
7）数字量输出功能：输出数字信号，可方便的同计算机 或接口总线相连。
8）除了检测物理量、化学量的变化，智能传感器还具有 信号调理（如滤波、放大、A/D转换等）、数据处理和 数据显示等能力。
1.1 信号的2 形传式感器与测控系统
1.1 信号的形3式 传感器分类
1.有源传感器与无源传感器 2.数字传感器与模拟传感器 3. 零阶、一阶、二阶、高阶传感器 4. 最常用的分类方法：
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阈值与分辨率的关系
传感器的阈值往往与敏感机理或敏感元件的 结构有关。
有些传感器的阈值比分辨率要大许多，尤其 是一些具有s形特性曲线的传感器，在实际应用中 应尽可能避开。一般来说，阈值大的传感器，其滞
后必然大，但分辨率不一定差。 传感器的阈值与分辨率指标是以输入量的值 来度量的。大部分传感器的这一指标是由敏感元件 本身特性决定的，如果本身传感器阈值与分辨率有 限，加大放大倍数虽然会带来灵敏度的提高，却不
式中：y —— 输出量； x —— 输入量； a0 —— 零点输出； a1 —— 理论灵敏度；
a2、a3，…，an —— 非线性项系数
传感器的静态特性
衡量传感器静态特性的主要指标
①量程
②分辨力
③阈值
④灵敏度
⑤重复性
⑥迟滞
⑦线性度
⑧精度
⑨稳定性
传感器的静态性能 1.灵敏度
传感器的输出增量与输入增量之比
灵巧传感器：把敏感元件、信号处理电路、处理单元 和通信单元等集成在一起的传感器。
1.1 信号的形式
1.1 信号的（形2式） 智能传感器
被测量
传感器
预处理及输 入接口
微处理器
输出接口
执行机构 或
显示记录
智能传感器的结构
智能传感器的功能
1）自补偿功能 3）自诊断功能 5）双向通信功能
2）自校准功能 4）数据处理功能 6）信息存储和记忆功能
检测与控制电路基础 第3章 传感器与测试系统
1.1
信号的形式
0
本章安排
第一讲：传感器基本概念、数据处理的常用方法 第二讲：自动测量系统的设计、新方法 第二讲：电阻抗传感器的检测电路
1.1 信号的1 形传式感器定义与分类
传感器定义：是指将感受到的物理量、化学量等信息， 按照一定规律，转换成便于测量和传输的信号的装置。