東南大學(xué)《傳感器技術(shù)》1傳感器技術(shù)基礎(chǔ)

1、第一章第一章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器的特性與指標(biāo)傳感器的特性與指標(biāo)1.2第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器的一般數(shù)學(xué)模型傳感器的一般數(shù)學(xué)模型1.11.2改善傳感器性能的技術(shù)途徑改善傳感器性能的技術(shù)途徑1.3傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn) 第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ) 傳感器的數(shù)學(xué)模型是指?jìng)鞲衅鞯妮斎胼敵鲫P(guān)系 傳感器的靜態(tài)模型：y=a0+a1x+a2x2+.+anxn線性模型： y=a0+a1x或y=ax動(dòng)態(tài)模型 微分方程 傳遞函數(shù)第一節(jié)第一節(jié) 傳感器的一般數(shù)學(xué)模型傳感器的一般數(shù)學(xué)模型第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特

2、性靜態(tài)特性表示傳感器在被測(cè)量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入輸出關(guān)系。也即當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時(shí)，這一關(guān)系就稱為靜態(tài)特性。 其中誤差因數(shù)就是衡量傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)線性度：Linearity 理論直線法 y=ax第二節(jié)第二節(jié) 傳感器的特性與指標(biāo)傳感器的特性與指標(biāo)第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ) 端點(diǎn)線法 最佳直線法 最小二乘法回差（滯后、遲滯）Hysteresis 請(qǐng)注意回差與線性度的區(qū)別重復(fù)性Repeatability 重復(fù)性反映傳感器的重復(fù)精度，用統(tǒng)計(jì)特性表示min()L2min()Lmax.100%HF SeHy . . 100%RyeaF S 第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)

3、傳感器技術(shù)基礎(chǔ)靈敏度Sensitivity分辨力（分辨率）Resolution 意義：在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)能測(cè)出的輸入量的最小值 表示： 注意分辨力與精度和靈敏度不同閾值 Threshold 意義從輸出看能測(cè)出的輸入量最小變化值，實(shí)際上是零位附近的分辨力Kyx . .%FS第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性Stability 意義：又稱長(zhǎng)期穩(wěn)定性 表示：用輸出值與起始標(biāo)定之間的差異來(lái)表示，也常用有效期來(lái)表示漂移Drifting 意義：傳感器不因輸入的原因而發(fā)生的變化 零點(diǎn)漂移：時(shí)漂、溫漂 靈敏度漂移第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)靜態(tài)誤差精度Precision 是評(píng)

4、價(jià)傳感器的綜合性能指標(biāo) 意義：傳感器在滿量程內(nèi)任一點(diǎn)上與理論值的最大偏差 一定置信概率下的極限偏差. .(23)100%sF S第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性對(duì)數(shù)幅頻特性 將各種頻率不同而幅值相等的正弦信號(hào)輸入傳感器，其它輸出正弦信號(hào)的幅值、相位與輸入信號(hào)頻率之間的關(guān)系零階環(huán)節(jié)（零階環(huán)節(jié)（比例環(huán)節(jié)、無(wú)慣性環(huán)節(jié)）比例環(huán)節(jié)、無(wú)慣性環(huán)節(jié)）一階環(huán)節(jié)（慣性環(huán)節(jié)）一階環(huán)節(jié)（慣性環(huán)節(jié)）二階環(huán)節(jié)二階環(huán)節(jié)第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)基本參數(shù)指標(biāo)環(huán)境參數(shù)指標(biāo)可靠性指標(biāo)其他指標(biāo)量程指標(biāo)：量程范圍、過(guò)載能力等靈敏度指標(biāo)：靈敏度、滿量程輸出、分辨力、輸入輸出阻抗等精

5、度方面的指標(biāo)：精度(誤差)、重復(fù)性、線性、回差、靈敏度誤差、閾值、穩(wěn)定性、漂移、靜態(tài)總誤差等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：固有頻率、阻尼系數(shù)、頻響范圍、頻率特性、時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、過(guò)沖量、衰減率、穩(wěn)態(tài)誤差、臨界速度、臨界頻率等溫度指標(biāo)：工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、靈敏度溫度系數(shù)、熱滯后等 抗沖振指標(biāo)：各向沖振容許頻率、振幅值、加速度、沖振引起的誤差等其他環(huán)境參數(shù)：抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕、抗電磁場(chǎng)干擾能力等 工作壽命、平均無(wú)故障時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓、反抗飛弧性能等 使用方面：供電方式(直流、交流、頻率、波形等)、電壓幅度與穩(wěn)定度、功耗、各項(xiàng)分布參數(shù)等 結(jié)構(gòu)方面：外形尺寸、重量、外

6、殼、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等安裝連接方面：安裝方式、饋線、電纜等第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器的誤差來(lái)源傳感器的誤差來(lái)源內(nèi)部原因：感器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲包括敏感元件，轉(zhuǎn)換元件和轉(zhuǎn)換電路元件等產(chǎn)生的噪聲以及電源產(chǎn)生的噪聲。例如光電真空管放射不規(guī)則電子，半導(dǎo)體載流子擴(kuò)散等產(chǎn)生的噪聲。降低元件的溫度可減小熱噪聲，對(duì)電源變壓器采用靜電屏蔽可減小交流脈動(dòng)噪聲等。第三節(jié)第三節(jié) 改善傳感器性能改善傳感器性能的技術(shù)途徑的技術(shù)途徑第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)外部原因 從外部混入傳感器的躁聲，按其產(chǎn)生原因可分為機(jī)械噪聲（如振動(dòng)，沖擊）、音響噪聲、熱噪聲（如因熱輻射使元件相對(duì)位移或性能變化）、電磁噪

7、聲和化學(xué)噪聲等。對(duì)振動(dòng)等機(jī)械噪聲可采用防振臺(tái)或?qū)鞲衅鞴潭ㄔ谫|(zhì)量很大的基礎(chǔ)臺(tái)上加以抑制；而消除音響噪聲的有效辦法是把傳感器用隔音器材圍上或放在真空容器里；消除電磁噪聲的有效辦法是屏蔽和接地或使傳感器遠(yuǎn)離電源線，或使輸出線屏蔽，輸出線絞擰在一起等。第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)改善傳感器的技術(shù)途徑改善傳感器的技術(shù)途徑 .結(jié)構(gòu)、材料與參數(shù)的合理選擇 .差動(dòng)技術(shù) .平均技術(shù) .穩(wěn)定性處理 .屏蔽、隔離與干擾抑制 .零示法、微差法與閉環(huán)技術(shù) .補(bǔ)償與校正 .集成化、智能化與信息融合第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)任何一種傳感器在裝配完后都必須按設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行全面嚴(yán)格的性能鑒定。使用一段時(shí)間后（中國(guó)計(jì)量法規(guī)定一般為一年）或經(jīng)過(guò)修理，也必須對(duì)主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行校準(zhǔn)試驗(yàn)，以便確保傳感器的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到要求。傳感器標(biāo)定就是利用精度高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)傳感器進(jìn)行定度的過(guò)程，從而確立器輸出量和輸入量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)也確定不同使用條件下的誤差關(guān)系。根據(jù)系統(tǒng)的用途輸入可以是靜態(tài)的也可以是動(dòng)態(tài)的。因此傳感器的標(biāo)定有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)標(biāo)定二種。第四節(jié)第四節(jié) 傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn) 第第1章章 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)靜態(tài)標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定 用于確定傳感器的動(dòng)態(tài)性能，如固有頻率和頻響范圍等、動(dòng)態(tài)