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傳感器靜態(tài)

傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。

1.

線性度：指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。

2.

靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量增量之比。用S表示靈敏度。

3.

遲滯：傳感器在輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量由小到大（正預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行程）及輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量由大到?。ǚ搭A(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行程）變化期間其輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號(hào)，傳感器的正反預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱為遲滯差值。

4.

重復(fù)性：重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斒?首*首*首*首*首先進(jìn)入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。

5.

漂移：傳感器的漂移是指在輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周?chē)h(huán)境（如溫度、濕度等）。

6.

分辨力：當(dāng)傳感器的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入從非零值緩慢增加時(shí)，在超過(guò)某一增量后輸出發(fā)生可觀測(cè)的變化，這個(gè)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入增量稱傳感器的分辨力，即最小輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入增量。

7.

閾值：當(dāng)傳感器的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入從零值開(kāi)始緩慢增加時(shí)，在達(dá)到某一值后輸出發(fā)生可觀測(cè)的變化，這個(gè)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入值稱傳感器的閾值電壓。

靈敏度

靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量變化△x的比值。

它是輸出一輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的變化而變化。

靈敏度的量綱是輸出、輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。

當(dāng)傳感器的輸出、輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。

提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。

分辨率

分辨率是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的變化超過(guò)分辨率時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。

通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。

傳感器動(dòng)態(tài)

所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斒?首*首*首*首*首先進(jìn)入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。常用的標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。

線性度

通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。

擬合直線的選取有多種方法。如將零輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。

要進(jìn)預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大??；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行研制。

在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混首*首*首*首*首*首先進(jìn)入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少?gòu)耐饨缫?首*首*首*首*首先進(jìn)入的干擾信號(hào)。

傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。

傳感器的頻率響應(yīng)越高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就越寬。

在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)大的誤差。

線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。

穩(wěn)定性

傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。

傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。

精度

精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器阿拉斯空壓機(jī)配件。

如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。

對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。