2传感器的基本特性ppt课件

1、2012nnyaa xa xa xmeasurement rangemeasurement range：能使传感器恢复原来特：能使传感器恢复原来特性或者能使传感器坚持线性特性的最大作用量。性或者能使传感器坚持线性特性的最大作用量。ykxmaxFsLk100%Y 拟合直线可以选择实际直线即理想的静态特性曲线拟合直线可以选择实际直线即理想的静态特性曲线也可以采用最小二乘法得到拟合直线也可以采用最小二乘法得到拟合直线maxFsHk100%Y 各种传感元件资料的物理性质是产生迟滞景象的缘由各种传感元件资料的物理性质是产生迟滞景象的缘由 yyFSH0 xxFSmaxRFsR100%Y yx0Rmax2R

2、max1%100maxFSLYL)6001200(%,5.0FSLY3600%5.0maxLThermocoupleINdxFFdtFkx INdxFkxdt xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn011110111100a y(t)b x(t) kxLxUUscsr00abLUksc2IN2d xdxFmkxdtdt )()(tkxty)()()(tkxtydttdyxtydttdydttydnnn2222)()(2)(kn分析传感器分析传感器任务机理并任务机理并建立物理模型建立物理模型根据物理模型根据物理模型得出数学模型得出数学模型设系

3、统初始状设系统初始状态为零，由微态为零，由微分方程求拉式分方程求拉式变换变换求传送函数求传送函数mm 1mm 110nn 1nn 110b SbSb SbY(s)W(s)X(s)a SaSa Sa 传感器动态呼应的数学模型传感器动态呼应的数学模型对上式进展拉氏变换后对上式进展拉氏变换后nn 11nn 110nn 11mm 11mm 110nm 11d Y(t)dY(t)d Y(t)aaaa Y(t)dtdtdtd Y(t)dY(t)d Y(t)bbbb Y(t)dtdtdt 任何传感器任何传感器输入量是时间的函数输入量是时间的函数输出量也是时间的函数输出量也是时间的函数传感器的动态呼应传感器的

4、动态呼应稳态呼应稳态呼应瞬态呼应瞬态呼应输入信号输入信号正弦信号正弦信号用于稳态用于稳态呼应分析呼应分析阶跃信号阶跃信号用于瞬态用于瞬态呼应分析呼应分析 1y tLY S Y SG SX S Y SG SX S 1X Ss 22X Ss 22sX Ss瞬态呼应是指数函数，输出曲线成指数变化，逐渐到达稳定； 实际上t时才干到达稳定； 当t=时,y(t) = 1-e-1 = 0.632,到达稳定值的63.2%，可见越小越好，所以时间常数是反映一阶传感器的重要参数；实践运用时，t = 4时98.2%工程上以为已到达稳定。 ssk11)0()1 ()(tektytK H(s)X(s) s (Y2210

5、02d ydyaaa y(t)b x(t)dtdt 20022221000bkY(s)G sX(s)a sa sas2s,baaakaaaa a00110002022SSSSYnnn12)(222传感器对正弦输入信号的稳态呼应传感器对正弦输入信号的稳态呼应 mm 1mm 110nn 1nn 110bjbjb jbY(j )H(j )X(j )ajaja jaSj mm 1mm 110nn 1nn 110b SbSb SbY(S)H(S)X(S)a SaSa Sa0q绝对误差：绝对误差：X=A-A0, A0：表示商定真值：表示商定真值相对误差相对误差实践相对误差：实践相对误差： X/A100%X

6、：绝对误差；：绝对误差；A：被丈量的商定值：被丈量的商定值满度相对误差：满度相对误差： X/Xm100%X：绝对误差；：绝对误差；Xm：仪器满度值：仪器满度值X取最大值时的满度相对误差常用于表示取最大值时的满度相对误差常用于表示仪表的精度等级仪表的精度等级在一样条件下反复丈量在一样条件下反复丈量同一个物理量时，其误同一个物理量时，其误差的绝对值和符号坚持差的绝对值和符号坚持恒定；或者在条件改动恒定；或者在条件改动时，按某一个确定规律时，按某一个确定规律变化的误差变化的误差在一样条件下反复丈量在一样条件下反复丈量同一个物理量时，在曾同一个物理量时，在曾经消除引起系统误差的经消除引起系统误差的要素

7、之后，丈量结果仍要素之后，丈量结果仍有误差，其变化是无规有误差，其变化是无规律的随机变化律的随机变化在丈量时由于丈量者的在丈量时由于丈量者的忽略大意或者环境的忽忽略大意或者环境的忽然变化呵斥。普通比较然变化呵斥。普通比较大，且无规律大，且无规律被丈量不随时间变化时被丈量不随时间变化时测得的丈量误差测得的丈量误差在被丈量随时间变化的在被丈量随时间变化的过程中进展丈量所产生过程中进展丈量所产生的误差的误差丈量系统在规定的规范丈量系统在规定的规范条件下所具有的误差条件下所具有的误差丈量系统运用条件偏离丈量系统运用条件偏离额定条件时出现的误差额定条件时出现的误差0ykk(q,t,x)x(q,t) 表示

8、噪音表示噪音q,t表示对表示对k带带来影响的环来影响的环境条件量的境条件量的变化部分和变化部分和时间量的时间量的变化部分变化部分0yck xck(q,t,x)x(q,t) 满足无误差满足无误差丈量两条件丈量两条件的输出部分的输出部分环境条件变化、经时环境条件变化、经时变化和输入变化使输变化和输入变化使输出发生变化的部分出发生变化的部分噪音噪音传感器的误差传感器的误差k q,t,x x(q,t) 与输入有关的部分：与输入有关的部分：非线性非线性迟滞性迟滞性环境条件环境条件温度温度时间时间电源电压动摇电源电压动摇与输入无关的部分：与输入无关的部分：传感器内部各元件传感器内部各元件所产生的噪音组合所

9、产生的噪音组合以及外部混入的噪以及外部混入的噪音。越接近输入端音。越接近输入端的元件在输出端产的元件在输出端产生的变化越大生的变化越大传感器在丈量动态传感器在丈量动态变化信号中的误差变化信号中的误差稳态误差稳态误差瞬态误差瞬态误差 Ek Jk 0 xNk Jxk 0 xN 稳态误差稳态误差对频率为对频率为输入信号的输出值输入信号的输出值对频率为零输入信号的输出值对频率为零输入信号的输出值由于频率不同而产生的不同的输出由于频率不同而产生的不同的输出差，即信号频率不同而产生的误差差，即信号频率不同而产生的误差与输入无关而仅在输出端出现的噪音与输入无关而仅在输出端出现的噪音瞬态误差与待测信号的阶跃变化和待测信号瞬态误差与待测信号的