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?jìng)鞲衅鞯妮斎胼敵鲫P(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(dòng)

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(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入輸出關(guān)系。也即當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時(shí)，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(diǎn)線法最佳直線法 最小二乘法回差（滯后、遲滯）Hysteresis請(qǐng)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(jì)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(cè)量范圍內(nèi)能測(cè)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(cè)出的輸入量最小變化值，實(shí)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(zhǎng)期穩(wěn)定性表示：用輸出值與起始標(biāo)定之間的差異來(lái)表示，也常用有效期來(lái)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(diǎn)漂移：時(shí)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(píng)價(jià)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(diǎn)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(dòng)態(tài)特性對(duì)數(shù)幅頻特性將各種頻率不同而幅值相等的正弦信號(hào)輸入傳感器，其它輸出正弦信號(hào)的幅值、相位與輸入信號(hào)頻率之間

6、的關(guān)系,零階環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、無(wú)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(lái)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(duì)電源變壓器采用靜電屏蔽可減小交流脈動(dòng)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(dòng)哼，按其產(chǎn)生原因可分為機(jī)械噪聲（如振動(dòng)，沖擊）、音響噪聲、熱噪聲（如因熱輻射使元件相對(duì)位移或性能變化）、電磁噪聲和化學(xué)噪聲等。對(duì)振動(dòng)等機(jī)械噪聲可采用防振臺(tái)或?qū)鞲衅鞴潭ㄔ谫|(zhì)量很大的基礎(chǔ)臺(tái)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(dòng)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(jì)指標(biāo)進(jìn)行全面嚴(yán)格的性能鑒定。使用一段時(shí)間后（中國(guó)計(jì)量法規(guī)定一般為一年）或經(jīng)過(guò)修理，也必須對(duì)主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)試驗(yàn)，以便確保傳感器的各項(xiàng)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(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)傳感器進(jìn)行定度的過(guò)程，從而確立器輸出量和輸入量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)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(dòng)態(tài)的。因此傳感器的標(biāo)定有靜態(tài)和動(dòng)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(dòng)態(tài)標(biāo)定 用于確定傳感器的動(dòng)態(tài)性能，如固有頻率和頻響范圍等、動(dòng)態(tài)靈敏度等。傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定時(shí)，需有一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)對(duì)它激勵(lì)，常用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(hào)激勵(lì)后得到傳感器的輸出信號(hào)，經(jīng)分