检测技术与传感器基本特性

检测技术与传感器基本特性第1页，课件共22页，创作于2023年2月2.1静态特性及性能指标2.1.1静态（标度）特性静态测量：测量过程中被测量保持恒定不变（即dx/dt=0系统处于稳定状态）时的测量。静态特性（标度特性）：在静态测量中，检测系统的输入－输出特性。a0检测系统的零位值a0,a1,……an标定系数第2页，课件共22页，创作于2023年2月图2－1－1线性检测系统的静态特性注意：检测系统的静态特性是在静态标准条件下进行校准（标定）的。没有加速度、振动、冲击；环境温度，相对湿度，大气压力第3页，课件共22页，创作于2023年2月1、测量范围和量程测量范围：（xmin，xmax）xmin――检测系统所能测量到的最小被测输入量（下限）xmax――检测系统所能测量到的最大被测输入量（上限）。量程：

2.1.2静态性能指标第4页，课件共22页，创作于2023年2月2、灵敏度（注意量纲）图2－1－2检测系统的灵敏度串联检测系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比的极限值。第5页，课件共22页，创作于2023年2月3、分辨力与分辨率

分辨力：能引起输出量发生变化时输入量的最小变化量。分辨率：全量程中最大的即与满量程L之比的百分数。4、精度（详见第三章）第6页，课件共22页，创作于2023年2月图2－1－3线性度5、线性度检测系统实际测得的输入-输出特性曲线与其拟合直线之间的最大偏差与满量程输出比值的百分数第7页，课件共22页，创作于2023年2月图2－1－4迟滞特性6、迟滞性检测系统输入量由小增大（正行程），继而由大减小（反行程），对应于同一输入量，输出量往往有差别，这种差别称为迟滞（误差）。输出值在正反行程的最大差值第8页，课件共22页，创作于2023年2月稳定性：在一定工作条件下，保持输入信号不变时，输出信号随时间或温度的变化而出现缓慢变化的程度。时漂：在输入信号不变的情况下，检测系统的输出随着时间变化的现象。温漂：随着环境温度变化的现象（通常包括零位温漂、灵敏度温漂）。7、稳定性与漂移第9页，课件共22页，创作于2023年2月动态测量：测量过程中被测量随时间变化时的测量。动态特性：检测系统动态测量时的输出－输入特性。2.2动态特性及性能指标频率响应分析法――以正弦信号作为系统的输入；瞬态响应分析法――以阶跃信号作为系统的输入。常用实验的方法：第10页，课件共22页，创作于2023年2月2.2.1传递函数线性系统的微分方程（数学模型表达式）线性系统的传递函数令可得到检测系统的频率特性：相频特性幅频特性第11页，课件共22页，创作于2023年2月一、零阶系统1、系统方程：或

2、传递函数：3、频率特性：4、幅频特性：5、相频特性：零阶系统是一个与时间和频率无关的系统，输出量的幅值与输入量的幅值成确定的比例关系，通常称为比例系统或无惯性系统。第12页，课件共22页，创作于2023年2月图2－1－1一阶系统幅频及相频特性曲线1.微分方程2.传递函数二、一阶系统时间常数静态灵敏度第13页，课件共22页，创作于2023年2月4.幅频特性5.相频特性3.频率特性第14页，课件共22页，创作于2023年2月三、二阶系统1、微分方程系统的静态灵敏度系统的固有频率系统的阻尼比系统第15页，课件共22页，创作于2023年2月3、频率特性4、幅频特性5、相频特性2、传递函数第16页，课件共22页，创作于2023年2月图2－2－2二阶系统的频率特性第17页，课件共22页，创作于2023年2月2.2.2阶跃响应和时域动态性能指标一、检测系统的阶跃响应阶跃输入响应：1、零阶系统的阶跃响应――幅值为的阶跃信号。2、一阶系统的阶跃响应一阶系统的稳态输出为第18页，课件共22页，创作于2023年2月图2－2－3一阶.二阶系统的阶跃响应一阶系统在阶跃输入下的归一化（即）阶跃响应曲线

第19页，课件共22页，创作于2023年2月一阶系统在阶跃输入下的相对动态误差为一阶系统在时即变成零阶系统，零阶系统在阶跃输入下的。相对动态误差3、二阶系统的阶跃响应（1）当即无阻尼时，特点：输出量围绕稳态值作等幅振荡，振荡频率是系统的固有频率。第20页，课件共22页，创作于2023年2月图2－2－4二阶系统的