第1章传感器的一般特性.ppt

传感器:输入量——电量
传感器特性主要是描述输入与输出之间关系。
输入量为常量或变化极慢时(慢变或稳定信)—静特性
输入量随时间变化极快时(快变信号)—动特性
主要影响因素:传感器内部储能元件(电感、电容、质量块、弹簧等)影响。
第一章传感器的一般特性
传感器在稳态信号作用下,其输出一输入关系称为静态特性。衡量传感器静态特性的重要措标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性。

传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性问题。在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下,其静特性可用下列多项式代数方程表示:
传感器的静特性
静态特性数学模型可用下列多项式代数方程表示
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。
各项系数不同,决定了特性曲线的具体形式。
y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn
线性度
实际使用中,为了标定和数据处理的方便,希望得到线性关系,因此引入了非线性补偿电路或者计算机软件法等补偿环节。
非线性的方次不高,输入量变化范围较小时,可用一条直线(切线或割线)近似地代表实际曲线的一段。
使传感器输出—输入特性线性化,所采用的直线称为拟合直线。
线性度
表示在非线性误差不太大的情况下,总是采用直线拟合的办法来线性化。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。通常用相对误差表示:
——最大非线性绝对误差;
——满量程输出。
Full Scale
线性度
非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。拟合直线不同,非线性误差也不同。所以,选择拟合直线的主要出发点,应是获得最小的非线性误差。另外,还应考虑使用是否方便,计算是否简便。
①理论拟合;②端点连线平移拟合;③端点连线拟合; ④过零旋转拟合;⑤最小二乘拟合;⑥最小包容拟合
线性度
理论拟合
拟合直线为传感器的理论特性,与实际测试值无关。
方法十分简单,但一般说较大
x
y
ΔLmax
过零旋转拟合
曲线过零的传感器。拟合时,使
x
y
ΔL2
ΔL1
端点拟合
把输出曲线两端点的连线作为拟合直线
x
y
ΔLmax
端点平移拟合
在端点连线拟合基础上使直线平移,移动距离为原先的一半
y
x
ΔL3
ΔL1
ΔL2=ΔLmax