第一章传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 第一章传感器的一般特性 第一节传感器的静特性 第二节传感器的动特性 第三节传感器的标定 第四节传感器的技术指标
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 第一章 传感器的一般特性 第一节 传感器的静特性 第二节 传感器的动特性 第三节 传感器的标定 第四节 传感器的技术指标
第一章传感器的一般特性 山东理工火学机械学院 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。 当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静 态特性； 当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态 特性。 传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。理论上，将微 分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，即得到静态特性。 因此，传感器的静态特性只是动态特性的一个特例。 ax d"y/di*+h+ady/dt+aoy=bm dm x/dtm +h+bdx/dt+box
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 传感器特性主要是指输出与输入之间的关系。 传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。理论上，将微 分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，即得到静态特性。 因此，传感器的静态特性只是动态特性的一个特例。 当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动态 特性。 当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静 态特性；
第一章传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 说明： 实际上传感器的静态特性要包括非线性和随机性等 因素，如果把这些因素都引入微分方程.将使问题 复杂化。为避免这种情况，总是把静态特性和动态 特性分开考虑
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 说明： 实际上传感器的静态特性要包括非线性和随机性等 因素，如果把这些因素都引入微分方程．将使问题 复杂化。为避免这种情况，总是把静态特性和动态 特性分开考虑
第一章传感器的一般特性 山东理工火学机械学院 第一节传感器的静特性 定义：静特性表示传感器在被测量处于稳定状态时的 输出输入关系。 说明： ●传感器的输出与输入具有确定的对应关系最好呈线性关系， 但一般情况下，输出输入不会符合所要求的线性关系。 ●因迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动等各种因素以及外界条 件的影响，使输出输入对应关系的唯一确定性也不能实现。 ●传感器的输出输入作用图大致如图所示
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 第一节 传感器的静特性 定义：静特性表示传感器在被测量处于稳定状态时的 输出输入关系。 说明： ⚫传感器的输出与输入具有确定的对应关系最好呈线性关系， 但一般情况下，输出输入不会符合所要求的线性关系。 ⚫因迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动等各种因素以及外界条 件的影响，使输出输入对应关系的唯一确定性也不能实现。 ⚫传感器的输出输入作用图大致如图所示
第一章传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 取决于传感器本身，可通过传感器本身的改善来加 以抑制，有时也可以对外界条件加以限制。 外界影响 冲击与振动 温度 电磁场 供电 输入 传感器 输出 线性 各种干扰稳定性 滞后 温漂 重复性 稳定性（零漂） 灵敏度 分辨力 衡量传感器静态特 误差因素 性的主要技术指标 传感器输入输出作用图
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 稳定性(零漂) 传感器 温度 供电 各种干扰稳定性 温漂 分辨力 冲击与振动 电磁场 线性 滞后 重复性 灵敏度 输入 误差因素 外界影响 传感器输入输出作用图 输出 取决于传感器本身，可通过传感器本身的改善来加 以抑制，有时也可以对外界条件加以限制。 衡量传感器静态特 性的主要技术指标
第一章传感器的一般特性 山东理工火学机械学院 线性度 传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。在不考虑迟滞、蠕变、不稳 定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示： y=ao+ax+azx2+a3x3+.+anx" 式中：y输出量； x一输入量；a0零点输出； a1一理论灵敏度；a2ag、.、an一非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之后，可以说问题已经 得到解决。但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时 可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之后，可以说问题已经 得到解决。但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时 可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。 一．线性度 传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。在不考虑迟滞、蠕变、不稳 定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示： 式中：y—输出量； x—输入量； a0—零点输出； a1—理论灵敏度； a2、a3、 . 、 an—非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 y=a0+a1x+a2x 2+a3x 3+.+anx n
第一章传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 数字电压表 砝码 压力传感器 压力表 活泰式压力计 实验设备 活塞式压力计（型号：YSYU-600型）、标准压力表（精度：0.4级，量程： 0-10MPa)、被标定的压力传感器（型号：AF1800,量程：010MPa)、数字万 用表、标准砝码、工作液体（蓖麻油）
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院
第一章传感器的一般特性 山东理工火学机械学院 压力传感器加载、卸载实验记录 压力表压力(MPa) 0 1 2 3 456 7 8 9 压力传感器输出电 压(V) 压力表压力(MPa) 9 8 7 6 5 4 3 2 0 压力传感器输出电 压(V)
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第一章传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 电压/mV 20 18 16 14 12 10 一 8 6 4 2 0 2 4 6 P 10 压力/MPa
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 2 4 6 8 10 2 0 4 6 8 10 14 16 18 20 12 压力/MPa 电压/mV
第一章传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下， 总是采用直线拟合的办法来线性化。 在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合直线之间的 最大偏差，就称为非线性误差或线性度. 通常用相对误差Y表示： =±(Lmax/yrs)X100% △Lmax一最大非线性误差； yFs一量程输出。 非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。拟合直线 不同，非线性误差也不同。所以，选择拟合直线的主要出发点，应是获得 最小的非线性误差。另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。 ①理论拟合；②过零旋转拟合；③端点连线拟合； ④端点连线平移拟合 ⑤最小二乘拟合；⑥最小包容拟合
第一章 传感器的一般特性 山东理工大学机械学院 通常用相对误差γL表示： ΔLmax一最大非线性误差； yFS—量程输出。 在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合直线之间的 最大偏差，就称为非线性误差或线性度. 一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下， 总是采用直线拟合的办法来线性化。 非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。拟合直线 不同，非线性误差也不同。所以，选择拟合直线的主要出发点，应是获得 最小的非线性误差。另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。 ①理论拟合；②过零旋转拟合；③端点连线拟合； ④端点连线平移拟合； ⑤最小二乘拟合；⑥ 最小包容拟合 γL =±(ΔLmax/yFS)×100%