傳感器的基本特性

傳感器的基本特性線性度、靈敏度、重復性、遲滯、分辨率、穩定性、漂移

傳感器的基本特性：線性度、靈敏度、重復性、遲滯、分辨率、穩定性、漂移

傳感器所測量的非電量一班有兩種形式一種是穩定的，即不隨時間變化或變化極其緩慢．稱為靜態情今另一種是隨時間變化而變化，稱為動態信號。由于輸入量的狀態不同．傳感器所呈現出來的輸入—輸出特性也不同，因此存在所謂的靜態特性和動態特性。為了降低或消除傳感器在測量控制系統中的誤差、傳感器必須具有良好的靜態和動態特性，才能使信弓(或能量)技規律推確的轉換。

一、傳感器的基本特性包括靜態特性

傳感器的靜態特性主要由下列幾種性能來描述。

所渭傳感器的線性度就是其輸出量與輸入旦之間的實際關系曲線伯離直線的程度

稱為非線性誤差。非線性誤差可用下式表示：

根據式(1—1)、(1—2)、(1—3)和(1·4)的靜態模型v它們所呈現的非線性程度是不一樣的可用圖1，3(d)、(5)、(f)和(J)表示。

從圖(J)可以看到，僅具有奇次方的多項式模型的傳感器在相當大的按人范圍內有較災的準線性，圖(6)為理想線性特性，幾乎每一種傳感器都不具備如此特性，即都存在非線性．因此在使用非線性傳感器時．必須對傳感器輸出特性進行線性處理。常用的方法有理論直線法、端點線法、割線法和切線法、*小二乘法和計算程序法等，具體的線性化方法將在第三章詳細介紹。

3、包括重復性

重復性表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測試時，所得持性曲線不一致性的程度(見圖1—5)。多次按相同輸入條件測試的輸出特性曲線越重合，其重復性越好．誤差也越小。傳感器輸出持性的不重復性主要由傳感器機械部分的磨損、間隙、松動、部件的內摩擦、積塵以及輔助電路名化和漂移等原因產生。

不重復性誤差一般屬于隨機誤差性質，按極限誤差公式計算不太合理。不重復性誤差可

以通過校推測得。根據隨機誤差的性質v校準數據的離散程度隨校準次數不同而不同．其*

4．遲滯(回差滯環)現象

遲滯特性能表明傳感器在正向(輸入量增大)行程和反向(輸入量減小)行程期間，輸出—

輸入特性曲線不重合的程度，如圖1—5所示。對于同一大小的輸入信號c，在2連續增大的行程中，對應某一輸出量力入，在x連續減小過程中，對應于輸出量為州之間 g的差值叫做滯環誤差，這就是所謂的遲滯現象。該誤差用2表示為

6．穩定性

穩定性有短期穩定性和長期穩定性之分。對于傳感器常用長期穩定性描述其穩定性。所謂傳感器的穩定性是指在室溫條件下，經過相當長的時間間隔，如**、一月或一年、傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異。因此，通常又用其不穩定度來表征傳感器輸出的穩定程度。

7．漂移

傳感器的漂移是指在外界的干擾下，輸出量發生與輸入量無關的、不需要的變化。漂移包括零點漂移和靈敏度漂移等。

零點漂移或靈敏度漂移又可分為時間漂移和溫度漂移。時間漂移是指在規定的條件下．零點或靈敏度隨時間的緩慢變化。溫度漂移為環境溫度變化而引起的零點或靈敏度的漂移，

二、傳感器的基本特性動態特性

1．傳感器的動態特性和誤差統念

傳感器的動態特性是傳感器在測量中非常重要的問題，它是傳感器對輸入激勵的輸出

響應特性。一個動態持性好的傳感器，隨時間變化的輸出曲線能同時再現輸入隨時間變化的

曲線，即輸出”輸入具右相同類型的時間函數。在動態的輸入信號情況下．輸出信號一舶來說不會與輸入信號具有完全相同的時間函數，這種輸出與輸人間的差異就是所謂的動態誤差、不難看出，有良好的靜態特性的傳感器，未必有良好的動態特性。這是由于在動態(快速變化)的輸入信號情況下，要有較好的動態特性，不僅要求傳感器能**地測量信號的幅值大小，而且需要能測量出信號變化過程的波形，即要求傳感器能迅速準確地響應信號幅值變化和無失真地再現被測信號隨時間變化的波形。

影響動態特性的“固有因素”任何傳感器都有，只不過表現形式和作用程度不同而已。研究傳感器的動態特性主要是為了從測量誤差角度分析產生動態誤差的原因以及提出改善措施。具體研究時、通常從時域或領域兩方面采用瞬態響應法和頻率響應法來分析。

由于激勵傳感器信號的時間函數是多種多樣的，在時域內研究傳感器的響應特性，同自動控制系統分析一樣．只能通過對幾種特殊的輸入時間函數，如階躍函數、脈沖函數和斜坡面數等來研究其響應特性。在領域內通常利用正弦函數研究傳感器的頻率響應特性。為7便于比較或評價，或動態定標，*常用的輸入信號為階躍信號和正弦信號。因此*對應的方法階躍響應法和頻率響應法。掌握傳感器的基本特性能夠更好的應用、

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