第一章傳感器技術(shù)基礎(chǔ)

1、第一章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),,0755-83376489,www.seu.edu.cn,,,,傳感器的特性與指標(biāo),1.2,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),,改善傳感器性能的技術(shù)途徑,4.3,傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn),4.4,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),傳感器的數(shù)學(xué)模型是指傳感器的輸入輸出關(guān)系 傳感器的靜態(tài)模型：y=a0+a1x+a2x2+…….+anxn線性模型： y=a0+a1x或y=ax動

2、態(tài)模型微分方程傳遞函數(shù),第一節(jié) 傳感器的一般數(shù)學(xué)模型,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),傳感器的靜態(tài)特性靜態(tài)特性表示傳感器在被測量各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入輸出關(guān)系。也即當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時，這一關(guān)系就稱為靜態(tài)特性。 其中誤差因數(shù)就是衡量傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)線性度：Linearity理論直線法 y=ax,第二節(jié) 傳感器的特性與指標(biāo),0755-83

3、376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),端點線法最佳直線法 最小二乘法回差（滯后、遲滯）Hysteresis請注意回差與線性度的區(qū)別重復(fù)性Repeatability重復(fù)性反映傳感器的重復(fù)精度，用統(tǒng)計特性表示,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),靈敏度　Sensitivity分辨力（分辨率）Resolution意義：在規(guī)定測量范圍內(nèi)能測出的輸

4、入量的最小值表示：注意分辨力與精度和靈敏度不同閾值 Threshold意義從輸出看能測出的輸入量最小變化值，實際上是零位附近的分辨力,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性　Stability意義：又稱長期穩(wěn)定性表示：用輸出值與起始標(biāo)定之間的差異來表示，也常用有效期來表示漂移　Drifting意義：傳感器不因輸入的原因而發(fā)生的變化零點漂移：時漂、溫漂靈

5、敏度漂移,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),靜態(tài)誤差[精度]　Precision是評價傳感器的綜合性能指標(biāo)意義：傳感器在滿量程內(nèi)任一點上與理論值的最大偏差一定置信概率下的極限偏差,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),傳感器的動態(tài)特性對數(shù)幅頻特性將各種頻率不同而幅值相等的正弦信號輸入傳感器，其它輸出正弦信號的幅值、相位與輸入信號頻率之間

6、的關(guān)系,零階環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、無慣性環(huán)節(jié)）一階環(huán)節(jié)（慣性環(huán)節(jié)）二階環(huán)節(jié),0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),傳感器的誤差來源內(nèi)部原因：感器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲包括敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路元件等產(chǎn)生的噪聲以及電源產(chǎn)生的噪聲。例如光電真空管放射不規(guī)則電子，半導(dǎo)體載流子擴(kuò)散等產(chǎn)生的噪聲。降低元件的溫度可減小熱噪聲，

7、對電源變壓器采用靜電屏蔽可減小交流脈動噪聲等。,第三節(jié) 改善傳感器性能的技術(shù)途徑,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),外部原因 從外部混入傳感器的躁動哼，按其產(chǎn)生原因可分為機(jī)械噪聲（如振動，沖擊）、音響噪聲、熱噪聲（如因熱輻射使元件相對位移或性能變化）、電磁噪聲和化學(xué)噪聲等。對振動等機(jī)械噪聲可采用防振臺或?qū)鞲衅鞴潭ㄔ谫|(zhì)量很大的基礎(chǔ)臺上加以抑制；而消除音響噪聲的有效辦法是把

8、傳感器用隔音器材圍上或放在真空容器里；消除電磁噪聲的有效辦法是屏蔽和接地或使傳感器遠(yuǎn)離電源線，或使輸出線屏蔽，輸出線絞擰在一起等。,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),改善傳感器的技術(shù)途徑 Ⅰ.結(jié)構(gòu)、材料與參數(shù)的合理選擇 Ⅱ.差動技術(shù) Ⅲ.平均技術(shù) Ⅳ.穩(wěn)定性處理 Ⅴ.屏蔽、隔離與干擾抑制 Ⅶ.零示法、微差法與閉環(huán)技術(shù) Ⅷ.補(bǔ)償與校正 Ⅸ.集成化、智能化與信

9、息融合,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),任何一種傳感器在裝配完后都必須按設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行全面嚴(yán)格的性能鑒定。使用一段時間后（中國計量法規(guī)定一般為一年）或經(jīng)過修理，也必須對主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)試驗，以便確保傳感器的各項性能指標(biāo)達(dá)到要求。傳感器標(biāo)定就是利用精度高一級的標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器進(jìn)行定度的過程，從而確立器輸出量和輸入量之間的對應(yīng)關(guān)系。同時也確定不同使用條件下的誤差關(guān)系。根據(jù)系統(tǒng)的用途輸入

10、可以是靜態(tài)的也可以是動態(tài)的。因此傳感器的標(biāo)定有靜態(tài)和動態(tài)標(biāo)定二種。,第四節(jié) 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn),0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ),靜態(tài)標(biāo)定傳感器的動態(tài)標(biāo)定 用于確定傳感器的動態(tài)性能，如固有頻率和頻響范圍等、動態(tài)靈敏度等。傳感器進(jìn)行動態(tài)標(biāo)定時，需有一標(biāo)準(zhǔn)信號對它激勵，常用的標(biāo)準(zhǔn)信號有二類：一是周期函數(shù)，如正弦波等；另一是瞬變函數(shù)，如階躍波等。用標(biāo)準(zhǔn)信號激勵后得到傳感器的輸出信號，經(jīng)分