第一章傳感器技術基礎

1、第一章 傳感器技術基礎,,0755-83376489,www.seu.edu.cn,,,,傳感器的特性與指標,1.2,第1章 傳感器技術基礎,,改善傳感器性能的技術途徑,4.3,傳感器的標定與校準,4.4,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術基礎,傳感器的數學模型是指傳感器的輸入輸出關系 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,第一節(jié) 傳感器的一般數學模型,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術基礎,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)時的輸入輸出關系。也即當輸入量為常量，或變化極慢時，這一關系就稱為靜態(tài)特性。 其中誤差因數就是衡量傳感器靜態(tài)特性的主要技術指標線性度：Linearity理論直線法 y=ax,第二節(jié) 傳感器的特性與指標,0755-83

3、376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術基礎,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)別重復性Repeatability重復性反映傳感器的重復精度，用統(tǒng)計特性表示,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術基礎,靈敏度　Sensitivity分辨力（分辨率）Resolution意義：在規(guī)定測量范圍內能測出的輸

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 傳感器技術基礎,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 傳感器技術基礎,靜態(tài)誤差[精度]　Precision是評價傳感器的綜合性能指標意義：傳感器在滿量程內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 傳感器技術基礎,傳感器的動態(tài)特性對數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 傳感器技術基礎,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術基礎,傳感器的誤差來源內部原因：感器內部產生的噪聲包括敏感元件，轉換元件和轉換電路元件等產生的噪聲以及電源產生的噪聲。例如光電真空管放射不規(guī)則電子，半導體載流子擴散等產生的噪聲。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途徑,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術基礎,外部原因 從外部混入傳感器的躁動哼，按其產生原因可分為機械噪聲（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）、電磁噪聲和化學噪聲等。對振動等機械噪聲可采用防振臺或將傳感器固定在質量很大的基礎臺上加以抑制；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 傳感器技術基礎,改善傳感器的技術途徑 Ⅰ.結構、材料與參數的合理選擇 Ⅱ.差動技術 Ⅲ.平均技術 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 Ⅷ.補償與校正 Ⅸ.集成化、智能化與信

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

10、可以是靜態(tài)的也可以是動態(tài)的。因此傳感器的標定有靜態(tài)和動態(tài)標定二種。,第四節(jié) 傳感器的標定與校準,0755-83376489,www.seu.edu.cn,第1章 傳感器技術基礎,靜態(tài)標定傳感器的動態(tài)標定 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。傳感器進行動態(tài)標定時，需有一標準信號對它激勵，常用的標準信號有二類：一是周期函數，如正弦波等；另一是瞬變函數，如階躍波等。用標準信號激勵后得到傳感器的輸出信號，經分