传感器的一般特性ppt课件

1、 第二章第二章 传感器的一般特性传感器的一般特性 绪论绪论传感器输入与输出之间作用中的误差因素传感器输入与输出之间作用中的误差因素稳定性稳定性(零漂零漂)传感器传感器温度温度供电供电各种干扰稳定性各种干扰稳定性温漂温漂分辨力分辨力冲击与振动冲击与振动电磁场电磁场线性线性滞后滞后重复性重复性灵敏度灵敏度输入输入误差因素误差因素外界影响外界影响 输出输出取决于传感器本身，可通过传感器本身的改善来加以取决于传感器本身，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。抑制，有时也可以对外界条件加以限制。衡量传感器特性衡量传感器特性的主要技术指标的主要技术指标 2.1 传感器的静态特性传

2、感器的静态特性2.1.1 静态模型静态模型2.1.2 线性度线性度2.1.3 灵敏度灵敏度2.1. 4 迟滞迟滞2.1.5 重复性重复性2.1.6 分辨率分辨率2.1. 7 长期稳定性长期稳定性2.1.8 温度稳定性温度稳定性 2.1.9 抗干扰稳定性2.1.10 阈值阈值2.1.11 总精度总精度 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性1y=a0+a1x+a2x2+a3x3+anxn1理想理想a0= a2 an =0特点：完全线性化特点：完全线性化2仅有偶次非线性项仅有偶次非线性项特点：无对称性，线特点：无对称性，线性范围窄。性范围窄。3仅有奇次非线性项仅有奇次非线性项特点：有对称性，线特

3、点：有对称性，线性范围宽。易补偿。性范围宽。易补偿。 yx） = -y(-x) y = a1x + a2x2 + a4x 4+ 线性范围较窄线性范围较窄线性范围较宽线性范围较宽y = a1x + a3x3 + a5x5 + y =a1x 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性2 可以考虑消除传感器中电气元件的偶次分量来改善线性范可以考虑消除传感器中电气元件的偶次分量来改善线性范围，常用的方法就是使电气元件对称排列，形成差动工作围，常用的方法就是使电气元件对称排列，形成差动工作方式，如差动式方式，如差动式传感器一边输出传感器一边输出 y1=a1x+a2x2 +a3x3 -+anxn另一边反向输

4、出另一边反向输出 y2=-a1x+a2x2 -a3x3 (-1)naxny = y1 - y2 =2（ a1x+ a3x3 + a5x5 +- ） 由上式可使差动式传感器消除了偶次项，使线性得到改善，由上式可使差动式传感器消除了偶次项，使线性得到改善，灵敏度提高一倍。灵敏度提高一倍。 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性3举例举例:差动电阻差动电阻举例举例:差动电阻差动电阻USCRR+RTACDBRR+RTR+R+RTR+R+RTEImaxFSymxyxmaxFSymxyxmaxFSymxyx图图 06 传感器的线性度传感器的线性度实际的输出实际的输出 输入曲线与拟合曲线输入曲线与拟合曲线

5、(工作曲线，一般为直线工作曲线，一般为直线)间必有偏差，间必有偏差，其最大偏差的相对值其最大偏差的相对值 EL 即为线性度。即为线性度。EL=maxYFS100%最大偏差最大偏差输出满量程值输出满量程值传感器的静态模型常为多项式传感器的静态模型常为多项式 y = a0+a1x + a2x2 + y = a0+a1x + a2x2 + a3x3 + a3x3 + 在经过零点校正后即在经过零点校正后即a0 = 0a0 = 0y = a1x + a2x2 + a3x3 y = a1x + a2x2 + a3x3 + + 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性4 FS-Full Scale 测量范围

6、与量程测量范围与量程YFSYFSv测量上限：传感器所能测量的最大被测量的数值测量上限：传感器所能测量的最大被测量的数值Xmax) Xmax) 。v测量下限：传感器所能测量的最小被测量的数值测量下限：传感器所能测量的最小被测量的数值 (Xmin) (Xmin) 。 v测量范围：测量范围：-50-50150,0150,050,-5050,-50 50,20 50,20100100v量程：测量上限和测量下限的代数差。量程：测量上限和测量下限的代数差。v 量程量程= Xmax- Xmin= Xmax- Xmin+1000c-500c量程量程100100（5050）150150 获取拟合直线方法：获取拟

7、合直线方法：(a) 端点连线法：端点连线法：检测系统输入输出曲线的两端点连线检测系统输入输出曲线的两端点连线特点：特点：算法：算法：简单、方便，偏差大，与测量值有关简单、方便，偏差大，与测量值有关(c) 最小二乘法：计算：有计算：有n个测量数据个测量数据: (x1,y1), (x2,y2), , (xn,yn)， (n2)残差：残差：i = yi (a + b xi) 残差平方和最小：残差平方和最小：2i=min使得正负行程的非线性偏差相等且最小使得正负行程的非线性偏差相等且最小(b) 最佳直线法：最佳直线法：算法：算法：特点：精度最高，计算法迭代、逐次逼近）特点：精度最高，计算法迭代、逐次逼

8、近）算法：算法：简单实用，三点作图法两高一低简单实用，三点作图法两高一低/两低一高）两低一高）特点：精度高特点：精度高22)(iiiiiixxnyxyxnb222)(iiiiiiixxnyxxyxaxyxy 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性5非线性原因：非线性原因：误差因素误差因素传传 感感 器器输入输入 x输入输入 y = f(x)温温度度湿湿度度压压力力冲冲击击振振动动磁磁场场电电场场摩摩擦擦间间隙隙松松动动迟迟滞滞蠕蠕变变变变形形老老化化外界干扰外界干扰Sn 的定义是输出增量与输入增量的比值。即的定义是输出增量与输入增量的比值。即xySn 灵敏度灵敏度x yxy ixyxxySn

9、 ixxinxdydS 纯线性传感器灵敏纯线性传感器灵敏 度为常数：度为常数：S n=a S n=a 1 1。 非线性传感器灵敏非线性传感器灵敏 度度S nS n与与x x有关。有关。 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性6 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性7图图 0迟滞现象迟滞现象m FSymxyx%max100FSmHyEE 2.1. 4 迟滞回差迟滞回差EH ） ( hysteresis )回差回差EH 反映了传感器的输入量在正向行程和反向行程全量程多反映了传感器的输入量在正向行程和反向行程全量程多次测试时，所得到的特性曲线的不重合程度。次测试时，所得到的特性曲线的不重合程度

10、。 m：正反行程输出值：正反行程输出值的最大偏差的最大偏差迟滞现象迟滞现象图图 0重复性重复性 2.1.5 重复性重复性 Ex （不重复性）（不重复性）( repeatability ) 重复性重复性 Ex 反映了传感器在输入量按同一方向增或减全量反映了传感器在输入量按同一方向增或减全量程多次测试时，所得到的特性曲线的不一致程度。程多次测试时，所得到的特性曲线的不一致程度。%max100FSxyEmax max 最大不重复误差最大不重复误差mxmax FSyyxix1ijy2ijy 不重复误差属于随机误差，按标准误差处理比较合适。)1()(2 nnyynjiij %max100FSnxytEt

11、 n是与第是与第 i 个校准点的测量次数个校准点的测量次数n有关的置信因子有关的置信因子(见物理实验见物理实验)。yij 为某校准点为某校准点 i 的第的第 j 个输出值，个输出值，yi 为为该点输出值的算术平均值。该点输出值的算术平均值。2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性8在规定的测量范围内，传感器所能检测出输入量的最小变在规定的测量范围内，传感器所能检测出输入量的最小变化值化值1。有时也用相对与输入满量程的相对值表示。有时也用相对与输入满量程的相对值表示2。即。即xmin xFS100%xFS 输入量的满量程值输入量的满量程值2、分辨率、分辨率 - 是相对数值：是相对数值：1、分辨力

12、、分辨力 - 是绝对数值，如是绝对数值，如 0.01mm，0.1g，10ms，阐明：阐明：能检测的最小被测量的变能检测的最小被测量的变换量相对于换量相对于 满量程的百分满量程的百分数，如：数，如： 0.1%, 0.02%2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性9测试时先将传感器输出调至零点或某一特定点，相隔测试时先将传感器输出调至零点或某一特定点，相隔4h、8h或一定的工作次数后，再读出输出值，前后两或一定的工作次数后，再读出输出值，前后两次输出值之差即为稳定性误差。它可用相对误差表示次输出值之差即为稳定性误差。它可用相对误差表示,也可用绝对误差表示。也可用绝对误差表示。 2.1 传感器的静态

13、特性传感器的静态特性10 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性11测试时先将传感器置于一定温度测试时先将传感器置于一定温度(如如20),将其输出调至零点或将其输出调至零点或某一特定点，使温度上升或下降一定的度数某一特定点，使温度上升或下降一定的度数(如如5或或10),再读再读出输出值，前后两次输出值之差即为温度稳定性误差。出输出值，前后两次输出值之差即为温度稳定性误差。温度稳定性又称为温度漂移，是指传感器在外界温度下输出量发温度稳定性又称为温度漂移，是指传感器在外界温度下输出量发生的变化。生的变化。温度稳定性误差用温度每变化若干温度稳定性误差用温度每变化若干的绝对误差或相对误差表示的绝对误

14、差或相对误差表示,每每引起的传感器误差又称为温度误差系数。引起的传感器误差又称为温度误差系数。指传感器对外界干扰的抵抗能力，例如抗冲击和振动的能力、抗指传感器对外界干扰的抵抗能力，例如抗冲击和振动的能力、抗潮湿的能力、抗电磁场干扰的能力等。潮湿的能力、抗电磁场干扰的能力等。评价这些能力比较复杂，一般也不易给出数量概念，需要具体问评价这些能力比较复杂，一般也不易给出数量概念，需要具体问题具体分析。题具体分析。 2.1.11 总精度总精度(总不确定度总不确定度) 一般可用方和根来表示引荐），有时也可用代数和表示。一般可用方和根来表示引荐），有时也可用代数和表示。222HxLEEEE方和根表示法：方

15、和根表示法：代数和表示法：代数和表示法：HxLEEEE 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性122.2 2.2 传感器的动态特性传感器的动态特性2.2.1 动态模型动态模型2.2.2 传递函数传递函数被测量随时间变化的形式可能是各种各样的，只要输入量是时被测量随时间变化的形式可能是各种各样的，只要输入量是时间的函数，则其输出量也将是时间的函数。通常研究动态特性间的函数，则其输出量也将是时间的函数。通常研究动态特性是根据标准输入特性来考虑传感器的响应特性。是根据标准输入特性来考虑传感器的响应特性。标准输入有三种：u正弦变化的输入正弦变化的输入u阶跃变化的输入阶跃变化的输入u线性输入线性输入水

16、温水温T热电偶热电偶环境温度To T To分析传感器动态特性，必须建立数学模型分析传感器动态特性，必须建立数学模型,根据相应的物理根据相应的物理定律定律,用线性常系数微分方程表示系统的输入用线性常系数微分方程表示系统的输入x与输出与输出y关系关系的数字方程式的数字方程式,通过对微分方程求解，得出动态性能指标。通过对微分方程求解，得出动态性能指标。xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn0111101111ai、bi (i=0,1,)：系统结构特性参数：系统结构特性参数, 为为 常数，系统的阶次常数，系统的阶次由输出量最高微分阶次决定。常见为由

17、输出量最高微分阶次决定。常见为O阶、一阶、二阶系统阶、一阶、二阶系统优点：概念清晰，输入优点：概念清晰，输入- -输出关系明了，可区分暂态响应和稳态响应输出关系明了，可区分暂态响应和稳态响应缺陷：求解方程麻烦，传感器调整时分析困难缺陷：求解方程麻烦，传感器调整时分析困难 2.2 2.2 传感器的动态特性传感器的动态特性1 1O阶系统：例电位计、电子示波器阶系统：例电位计、电子示波器)()(00txbtya一阶系统：一阶系统：例例: 无质量单自由度振动系统、无质量单自由度振动系统、无源积分电路、液位温度计无源积分电路、液位温度计)()()(001txbtyadttdya二阶系统：二阶系统：)()

18、()()(001222txbtyadttdyadttyda对于较为复杂的系统，微分方程的求解过程也很复杂，我们可以对于较为复杂的系统，微分方程的求解过程也很复杂，我们可以根据根据中的知识，利用传递函数系统函数来处理。中的知识，利用传递函数系统函数来处理。在动圈式电表中，由永久磁钢所形成的磁在动圈式电表中，由永久磁钢所形成的磁场和通电线圈所形成的动圈磁场相互作用场和通电线圈所形成的动圈磁场相互作用而产生的电磁转矩使线圈产生偏转运动而产生的电磁转矩使线圈产生偏转运动,如如下图下图弹簧质量阻尼系统弹簧质量阻尼系统利用拉氏变换，将微分方程转换成为复数域的数学模型，输出量利用拉氏变换，将微分方程转换成为

19、复数域的数学模型，输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比：的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比：01110111)()()(asasasabsbsbsbsXsYsHnnnnmmmm优点：表示了传感器本身特性与输入输出无关，只与系统优点：表示了传感器本身特性与输入输出无关，只与系统结构特性参数有关，可通过实验求得。对结构特性参数有关，可通过实验求得。对 ( S ) = (S )( S ) 进行反变换，即可得到进行反变换，即可得到Y( t ) 与与 X( t ) 关系。（微分关系。（微分方程的拉氏变换求解法）方程的拉氏变换求解法） Y( S )( anS n + an-1S n-1 + an-2S n

20、-2 + a1S + a0 ) =X( S )( bmS m + bm-1S m-1 + bm-2S m-2 + b1S + b0 )2.2 2.2 传感器的动态特性传感器的动态特性2 22.3 2.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析2.3.1 频率响应特性频率响应特性2.3.2 阶跃响应特性阶跃响应特性传感器的频率响应是指各种频率不同而幅传感器的频率响应是指各种频率不同而幅值相同的正弦量信号输入时，其输出值相同的正弦量信号输入时，其输出的正弦信号的幅值、相位的正弦信号的幅值、相位(与输入量间的相与输入量间的相差与频率之间的关系。即幅频特性和相差与频率之间的关系。即幅频特性和相频特性

21、。频特性。 2.3.1 频率响应特性频率响应特性输入：输入：输出：输出：频率响应特性频率响应特性输入量：输入量：tXxsin输出量：输出量：)sin(tYy傅立叶变换得到频率响应函数：01110111)()()()()()()()()(ajajajabjbjbjbjXjYjHnnnnmmmm系统频率特性：系统频率特性：稳态输出与输入幅值之比和两者相位差是输入频率的稳态输出与输入幅值之比和两者相位差是输入频率的函数：幅函数：幅-频、相频、相频频正弦信号正弦信号-一系列，频率不同，幅值相等一系列，频率不同，幅值相等正弦信号正弦信号-察看：幅值、相位、频率察看：幅值、相位、频率(稳态稳态)2.3 2

22、.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析典型的对数幅频特性曲线：典型的对数幅频特性曲线：理想幅频特性：理想幅频特性：相频特性：相频特性：相频特性相频特性 幅频特性幅频特性幅频特性：幅频特性：频响范围：频响范围：幅值比与频率关系幅值比与频率关系 0dB水平线水平线 （幅值不变）（幅值不变）误差误差 3dB对应的频率范围对应的频率范围通频带、频带、工作频带通频带、频带、工作频带相位与频率的关系相位与频率的关系A() ：输出幅值与静态幅值比：输出幅值与静态幅值比 - 系统的动态灵敏度增益）系统的动态灵敏度增益）)(A)(dBA/ )(lg20 2.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析通

23、常通常(j)(j)是个复数，是个复数，可以用可以用e e 指数的形式表示：指数的形式表示：jeAjXjYjH)()()()( 22)()()()(IRHHjHA(j)的实部的实部 (j)的虚部的虚部 )()(tgarc)(RIHHa) 零阶系统：微分方程：微分方程：xbya00 xSxabSnn00特特点：点：a) 属于静态环节：属于静态环节：d) 实际零阶环节：缓慢变化，频率较低实际零阶环节：缓慢变化，频率较低 - 近似零阶环节近似零阶环节c) 与时间无关，与频率无关，无滞后，无惯性与时间无关，与频率无关，无滞后，无惯性理想环节理想环节00/abSn静态灵敏度系数静态灵敏度系数b) 输出输出

24、 输入输入又称：比例环节又称：比例环节幅频特性：幅频特性：nSA)(相频特性：相频特性：0)(实实例：例：电位计式角位移传感器电位计式角位移传感器KUUE180/0微分方程：微分方程：静态灵敏度系数：静态灵敏度系数：180/EUK UEU0 2.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析b) 一阶系统：一阶系统：微分方程：微分方程：xbyadtdya001xabydtdyaa000101/aa时间常数时间常数静态灵敏度静态灵敏度00/abSn幅频特性：幅频特性：相频特性：相频特性：1)(/)(2nSA)arctan()( 2.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析负号表示相位滞后负号表

25、示相位滞后时间常数时间常数 越小，系越小，系统的频率特性越好统的频率特性越好1)(010jsaajbjHn传递函数：传递函数：频率特性：频率特性：sSsHn1)( 2.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析 1/ 时：时：A()=Sn ( )=0它表明传感器输它表明传感器输出与输入为线性出与输入为线性关系；低频低阻关系；低频低阻尼尼,无失真测试无失真测试无滞后无滞后, 1/ 时：时：A() ( ) 幅值衰减幅值衰减相位滞后相位滞后幅频特性和相频特性幅频特性和相频特性 对数图伯德图）：对数图伯德图）： 一阶传感器的频率特性一阶传感器的频率特性00-10-20-90-45101110lg)/

26、()(dB/)(0SA失真失真近似零阶近似零阶c) 二阶系统：二阶系统：微分方程：微分方程：xbyadtdyadxyda00122220/aan固有频率固有频率阻尼比阻尼比2012/aaa 2.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析12)(22SSSSHnnnnnnjSjH21)(22222221)(nnnSA2212tgarc)(nn 传递函数传递函数幅频特性幅频特性相频特性相频特性频率特性频率特性当当/n0.3时：时：与阻尼比有关与阻尼比有关当当 =0时，时，A(n) =, 附近谐振现象附近谐振现象 , 较大时较大时,： A( )1时：时：当当1时：时：当当 =1时：时：无过冲，无震

27、荡，过阻尼无过冲，无震荡，过阻尼曲线上升慢，响应速度低曲线上升慢，响应速度低产生衰减震荡产生衰减震荡 欠阻尼欠阻尼曲线上升块，响应速度高曲线上升块，响应速度高临界阻尼临界阻尼一般取：一般取： =0.60.8最大超调量不超过最大超调量不超过2.5 -10 ,允许动态误差允许动态误差2 -5 2.3 传感器的动态特性分析传感器的动态特性分析b) 二阶环节：二阶环节： 0,0,0001222tbtyadtdyadtyda二阶传感器的微分方程：二阶传感器的微分方程：y ysnsn2 21 1nt=01.510.60.2随阻尼比随阻尼比的不同，有的不同，有三种不同的解。三种不同的解。2.3 传感器的动态

28、特性分析传感器的动态特性分析Fkydtdycdtydm22弹簧弹簧(k)=a0阻尼阻尼(c)=a1质量质量(m)= a2静态灵敏度系数：静态灵敏度系数：运动微分方程：运动微分方程：mkaan/20固有频率固有频率:阻尼比阻尼比:kmcaaa2/2/201kSn二阶传感二阶传感器实例：器实例：压电式动态测力传感器压电式动态测力传感器重要结论重要结论频响函数的含义是一系统对输入与输出皆为正弦信号传频响函数的含义是一系统对输入与输出皆为正弦信号传递关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关递关系的描述。它反映了系统稳态输出与输入之间的关系，也称为正弦传递函数。系，也称为正弦传递函数。传递函数是系

29、统对输入是正弦信号，而输出是正弦叠加传递函数是系统对输入是正弦信号，而输出是正弦叠加瞬态信号传递关系的描述。它反映了系统包括稳态和瞬瞬态信号传递关系的描述。它反映了系统包括稳态和瞬态输出与输入之间的关系。态输出与输入之间的关系。如只研究稳态过程的信号，则用频响函数来分析系统。如只研究稳态过程的信号，则用频响函数来分析系统。如研究稳态和瞬态全过程信号，则用传递函数来分析系如研究稳态和瞬态全过程信号，则用传递函数来分析系统。统。 2.4 传感器技术指标传感器技术指标基本参数指标基本参数指标环境参数指标环境参数指标可靠性可靠性指标指标其他指标其他指标量程指标：量程指标：量程范围、过载能力等量程范围、

30、过载能力等灵敏度指标：灵敏度指标：灵敏度、分辨力、满量程输灵敏度、分辨力、满量程输出等出等精度有关指标：精度有关指标：精度、误差、线性、滞后、精度、误差、线性、滞后、重复性、灵敏度误差、稳定重复性、灵敏度误差、稳定性性 动态性能指标：动态性能指标：固定频率、阻尼比、时间常固定频率、阻尼比、时间常数、频率响应范围、频率特数、频率响应范围、频率特性、临界频率、临界速度、性、临界频率、临界速度、稳定时间等稳定时间等 温度指标：温度指标： 工作温度范围、温度误工作温度范围、温度误差、温度漂移、温度系差、温度漂移、温度系数、热滞后等数、热滞后等 抗冲振指标：抗冲振指标： 允许各向抗冲振的频率、允许各向抗

31、冲振的频率、振幅及加速度、冲振所振幅及加速度、冲振所引入的误差引入的误差 其他环境参数：其他环境参数： 抗潮湿、抗介质腐蚀等抗潮湿、抗介质腐蚀等能力、抗电磁场干扰能能力、抗电磁场干扰能力等力等工作寿工作寿命、平命、平均无故均无故障时间、障时间、保险期、保险期、疲劳性疲劳性能、绝能、绝缘电阻、缘电阻、耐压及耐压及抗飞弧抗飞弧等等使用有关指标：使用有关指标：供电方式直流、供电方式直流、交流、频率及波交流、频率及波形等）、功率、形等）、功率、各项分布参数值、各项分布参数值、电压范围与稳定电压范围与稳定度等度等外形尺寸、分量、外形尺寸、分量、壳体材质、结构壳体材质、结构特点等特点等安装方式、馈线安装方

32、式、馈线电缆等电缆等2.4 传感器技术指标传感器技术指标2.5 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法2.5.1合理选择结构、材料和参数合理选择结构、材料和参数2.5.2差动技术差动技术2.5.3 补偿与修正技术补偿与修正技术2.5.4 平均技术平均技术2.5.5 屏蔽、隔离与干扰抑制屏蔽、隔离与干扰抑制2.5.6 稳定性处理稳定性处理2.5.7集成化和智能化、微型化集成化和智能化、微型化 2.5 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法12.5 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法2引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度对测量值影响

33、的规律，然后引入温度补偿措施。对测量值影响的规律，然后引入温度补偿措施。补偿与修正，可以利用电子线路硬件来解决，也可以采用微型计算机补偿与修正，可以利用电子线路硬件来解决，也可以采用微型计算机通过软件来实现。通过软件来实现。 2.5 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法3 2.5.4 2.5.4 平均技术平均技术 在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其原理是利在传感器中普遍采用平均技术可产生平均效应，其原理是利用若干个传感单元同时感受被测量，其输出则是这些单元输出用若干个传感单元同时感受被测量，其输出则是这些单元输出的平均值，若将每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且的平均值，若将

34、每个单元可能带来的误差均可看作随机误差且服从正态分布，根据误差理论，总的误差将减小为服从正态分布，根据误差理论，总的误差将减小为=/n/n式中式中 n n传感单元数。传感单元数。可见，在传感器中利用平均技术不仅可使传感器误差减小，且可见，在传感器中利用平均技术不仅可使传感器误差减小，且可增大信号量，即增大传感器灵敏度。可增大信号量，即增大传感器灵敏度。 2.5 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法4u 减小传感器对影响因素的灵敏度减小传感器对影响因素的灵敏度u 降低外界因素对传感器实际作用的程度降低外界因素对传感器实际作用的程度对于电磁干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法对于电磁

35、干扰，可以采用屏蔽、隔离措施，也可用滤波等方法抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、密封、隔振等，至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影响。响。 2.5 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法5在使用传感器时，若测量要求较高，必要时也应对附加的调整在使用传感器时，若测量要求较高，必要时也应对附加的调整元件、后续电路的关键元器件进行老化处理。元件、后续电路的关键元

36、器件进行老化处理。提高传感器性能的稳定性措施：对材料、元器件或传感器整体提高传感器性能的稳定性措施：对材料、元器件或传感器整体进行必要的稳定性处理。如永磁材料的时间老化、温度老化、进行必要的稳定性处理。如永磁材料的时间老化、温度老化、机械老化及交流稳磁处理、电气元件的老化筛选等。机械老化及交流稳磁处理、电气元件的老化筛选等。造成传感器性能不稳定的原因是：随着时间的推移和环境条件造成传感器性能不稳定的原因是：随着时间的推移和环境条件的变化，构成传感器的各种材料与元器件性能将发生变化。的变化，构成传感器的各种材料与元器件性能将发生变化。传感器作为长期测量或反复使用的器件，其稳定性显得特别重传感器作

37、为长期测量或反复使用的器件，其稳定性显得特别重要，其重要性甚至胜过精度指标，尤其是对那些很难或无法定要，其重要性甚至胜过精度指标，尤其是对那些很难或无法定期标定的场合。期标定的场合。 2.5 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法62.6 2.6 传感器的标定传感器的标定2.6.1 传感器的静态特性标定传感器的静态特性标定2.6.2 传感器的动态特性标定传感器的动态特性标定 2.6 2.6 传感器的标定传感器的标定1 1 传感器的标定分为:A.静态标定线性度、灵敏度、滞后和重复性B.动态标定频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比 标定标定 - 定量描述的误差定量描述的误差,确定误差确定误差/确

38、定特性的所有操作确定特性的所有操作（第一环）（第一环） （第二环）（第二环）（第三环）（第三环）最高标准最高标准/ /计量计量权威权威 仪表精度等级a去掉仪表误差的“”号和“%”） a=0.005，0.01，0.02，0.05；0.1， 0.2， ( 0.4)，0.5； 级标准表 级标准表 1.0，1.5， 2.5，(4.0)；等 工业用表2.6 2.6 传感器的标定传感器的标定2 2 l通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。确定传感器在不同使用条件下的误差关系。目的：目的：方法：方法：l利用一

39、定等级的仪器及设备产生已知的非电量如标准利用一定等级的仪器及设备产生已知的非电量如标准压力、加速度、位移等作为输入量，输入至待标定的传压力、加速度、位移等作为输入量，输入至待标定的传感器中，得到传感器的输出量；然后将传感器的输出量与感器中，得到传感器的输出量；然后将传感器的输出量与输入量作比较，从而得到一系列曲线称为标定曲线）；输入量作比较，从而得到一系列曲线称为标定曲线）；通过对曲线的分析处理，得到其动静态特性的过程。通过对曲线的分析处理，得到其动静态特性的过程。2.6 2.6 传感器的标定传感器的标定3 3 标定内容：标定内容： 量程与范围量程与范围 零点设置零点设置 分辨力分辨力 非线性

40、非线性 灵敏度灵敏度 频率相应特性频率相应特性- 标定报告标定报告 阶跃与其他输入的响应阶跃与其他输入的响应 外部环境温度、湿度、光照度、振动、磁场等的外部环境温度、湿度、光照度、振动、磁场等的影响影响 标准仪器标准仪器/ /标准被测量标准被测量 - - 标准追搠标准追搠性性2.6 2.6 传感器的标定传感器的标定4 42.6.1 传感器的静态特性标定传感器的静态特性标定A.静态标准条件静态标准条件无加速度、振动、冲击、温度无加速度、振动、冲击、温度205，温，温度不大于度不大于85%，大气压，大气压1018KpaB. 标定仪器的精度等级标定仪器的精度等级标定仪器的精度等级至少要比被标定仪器的精度等级至少要比被标定的传感器精度高一个等级标定的传感器精度高一个等级C.静态特性标定方法静态特性标定方法a.传感器全量程分成等间距传感器全量程分成等间距b