无人机传感器与检测技术课件：传感器的基本特性认知

传感器的基本特性认知任务描述

要对各种各样的参数进行检测和控制，要求传感器能感受被测非电量的变化特性并不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的输入-输出特性，而传感器的输入-输出特性可用静态热性和动态特性来描述。本任务利用压电式传感器测量物体振动频率实验来实现对传感器功能及其基本特性的认知。

传感器认知任务实施1)实验室准备检测技术综合试验台，压电传感器实验模块，低通滤波器，振动台，示波器，导线等。2)实验电路连接。①如图1-2所示，连接压电传感器实验模块和低通滤波器电路。③连接压电式传感器，连接振动台与振荡器电路。②连接低通滤波器和示波器。④连接试验台与压电传感器实验模块电路。3)开始实验。打开试验台开关，打开示波器开关，旋转试验台上的低频振荡器旋钮。4)旋大低频振荡器旋钮，传感器输出波形如图所示。一、传感器静态特性静态特性是指输入量不随时间而变化,或随时间变化很缓慢时（稳态）,传感器输出与输入之间的对应关系。y＝f（x）即静态特性参数包括：灵敏度线性度重复性迟滞分辨率阈值漂移知识链接（一）线性度理想传感器的输出量与输入量之间的关系应是线性的。线性度是传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度，又称为非线性误差。例题1：某一传感器，其实际输出输入曲线与拟合直线的最大偏差为ΔLmax＝４℃，而理论满量程范围为（－４０～１２０）℃，求该传感器的线性度？解：yyxKOOxK灵敏度是传感器在稳态下输出增量与输入增量的比值。（二）灵敏度非线性传感器线性传感器Sn越大，传感器越灵敏。K不变K变化灵敏度是个有单位的量。例如：一个温度传感器输出为电压值，则该温度传感器的温度灵敏度为mv／℃，表示一摄氏度引起多少电压输出。传感器或传感检测系统的总灵敏度=该系统各个环节灵敏度的乘积。例题2：

某测温检测系统，由热电阻温度传感器、电桥、放大器、记录仪组成，各部分灵敏度分别为：0.4Ω/℃、0.02V/Ω、100（放大倍数）、0.2cm/V。求：1、该测温系统的总灵敏度；

2、若已知记录仪笔尖位移为8cm时，求所对应的温度变化值。解：1、Sn=K1×K2×K3×K4=0.4×0.02×100×0.2=0.16Cm/℃2、Sn=8cm/△T=0.16∴△T=50℃重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。（三）重复性曲线越重合，重复性越好。迟滞是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。yxymaxy0xmax不灵敏区（死区）ΔHmaxO正向反向（四）迟滞主要是由感器敏感元件材料的物理性质和机械零部件的缺陷造成。若输入量缓慢变化且其变化值未超过某一范围时，输出值不变化，而当输入量的变化超过此范围时，输出值发生变化，输入量的变化范围即为分辨力。（五）分辨力分辨力是描述传感器可以感受到的被测量最小变化的能力。当分辨力以满量程输出的百分数表示时，则称为分辨率。（六）阈值如果传感器的输入从零逐渐增加，其输出一开始保持为零，直到输入增长到某个最小值后，输出才发生变化，把这个输入的最小值称为阈值。可以把阈值看作是传感器在零点附近的分辨率。（七）漂移漂移是指输入量不变的情况下，输出量却随时间变化的现象。温度漂移（八）稳定性长期稳定性是指在室温条件下，经过相当长的时间间隔，如一天、一月或一年，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。通常又用其不稳定度来表征其输出的稳定程度。长期稳定性短期稳定性二、传感器动态特性动态特性是指传感器随时间变化的输入与输出之间的响应特性。一个动态特性好的传感器,其输出将再现输入量的变化规律,即具有相同的时间函数。实际上输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数,这种输出与输入间的差异就是所谓的动态误差。例：动态测温设环境温度为T0,水槽中水的温度为T,而且T＞T