1.2傳感器分類性能指標概述課件

1、 第二課 傳感器的性能指標第1頁，共32頁。第1章 傳感器理論基礎(chǔ) 傳感器標準定義：國家標準GB7665-2005 傳感器通用術(shù)語中，對傳感器下的定義是：“能感受（或響應(yīng)）規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。 傳感器的作用：測量 非電學量，并轉(zhuǎn)化成與其有一定關(guān)系的電量。第2頁，共32頁。第1章 傳感器理論基礎(chǔ) 傳感器的組成 傳感器通常由敏感元件、傳感元件、測量電路及輔助電源組成。第3頁，共32頁。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)傳感器的組成敏感元件（Sensitive element） ：是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件（Transduct

2、ion element） ：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路（Basic Transduction circuit） ：優(yōu)化電信號，并轉(zhuǎn)換成電壓、電流量輸出。第4頁，共32頁。1傳感器的組成 1. 2 傳感器的組成和分類 傳感器組成框圖 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第5頁，共32頁。2傳感器的分類 按被測量分類：可分為壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、流量傳感器、氣體傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器等。優(yōu)點：清晰的表達了傳感器的用途，便于選用。缺點：造成種類繁多 ，同時又把同一用途不同原理的傳感器歸為一類，不便于掌握傳感器基本原理與分析方法。第1章 傳感

3、器理論基礎(chǔ)第6頁，共32頁。2傳感器的分類 按工作原理分類：可分為電參數(shù)式 (電阻式傳感器、電感式傳感器、電阻式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器、熱電式傳感器等、霍爾式傳感器等。優(yōu)點：對傳感器的工作原理表達的比較清楚，有利于專業(yè)人員對傳感器進行深入的研究。缺點：另對傳感器不夠了解的人感到迷惑，使用不便。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第7頁，共32頁。2傳感器的分類 按傳感器輸出信號的性質(zhì)來分，傳感器分為輸出開關(guān)量的開關(guān)型傳感器、輸出為模擬量的模擬型傳感器、輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第8頁，共32頁。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)傳感器的首要任務(wù)是？測量第9頁，共32頁。第1章 傳

4、感器理論基礎(chǔ)完成“測量”這件事，能不能做到完全準確，使測量值就是測量對象的值？不能第10頁，共32頁。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)測不準的這部分，我們一般用一個兩字詞語表示，它是？誤差第11頁，共32頁。第12頁，共32頁。1.3傳感器技術(shù)指標第1章 傳感器理論基礎(chǔ)真實值（A）：指物體本身確有的值。 也可以理解為理論值。實際值（A0）:用高精密度儀器，測量得到的值。我們用它代替無法測到的真實值，并約定它們近似相等。示值：儀器儀表顯示的值。 也可以理解為讀出的數(shù)值。第13頁，共32頁。1.3傳感器技術(shù)指標第1章 傳感器理論基礎(chǔ)誤差與準確度等級1.絕對誤差x；相對誤差：2.實際相對誤差A；3.示值相對誤

5、差x；4.滿度相對誤差m；第14頁，共32頁。1.3傳感器技術(shù)指標第1章 傳感器理論基礎(chǔ)誤差于準確度等級1.絕對誤差x絕對誤差指測量值x與真實值A(chǔ)0之間的差值，用公式表示為： x= x- A0第15頁，共32頁。1.3傳感器技術(shù)指標第1章 傳感器理論基礎(chǔ)誤差于準確度等級2.實際相對誤差A實際相對誤差指：絕對誤差x與被測量的實際值A(chǔ)之間的百分比，用公式表示為： A = x/A*100%第16頁，共32頁。1.3傳感器技術(shù)指標第1章 傳感器理論基礎(chǔ)誤差于準確度等級3.示值相對誤差x示值相對誤差指：絕對誤差x與實測值x之間的差值，用公式表示為： x = x/x*100%第17頁，共32頁。1.3傳感

6、器技術(shù)指標第1章 傳感器理論基礎(chǔ)誤差于準確度等級4.滿度相對誤差m示值相對誤差指：絕對誤差x與滿度值xm之間的差值，用公式表示為： m= x / xm *100%第18頁，共32頁。1.3傳感器技術(shù)指標第1章 傳感器理論基礎(chǔ)誤差于準確度等級準確度等級：滿度相對誤差主要用于儀器儀表的準確度定級。我國工業(yè)儀表等級分為0.1、0.2 、 0.5 、 1.0 、1.5 、 2.5 、 5.0七個級別，標志在儀器的刻度標尺或銘牌上。準確度習慣上稱為 精度；準確度等級也叫做精度等級第19頁，共32頁。 傳感器的基本特性是指系統(tǒng)的輸出輸入關(guān)系特性，即系統(tǒng)輸出信號之間的關(guān)系。 與輸入信號(被測量)1. 3 傳

7、感器的基本特性傳感器系統(tǒng) 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第20頁，共32頁。1靜態(tài)特性 當傳感器的輸入信號是常量，不隨時間變化(或變化極緩慢)時，其輸出輸入關(guān)系特性稱為靜態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性主要由下列幾種性能來描述。1）測量范圍 傳感器所能測量到的最小輸入量 與最大輸入量 之間的范圍稱為傳感器的測量范圍。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第21頁，共32頁。，2) 精度傳感器的精度是指測量結(jié)果的可靠程度，是測量中各類誤差的綜合反映。 工程技術(shù)中為簡化傳感器精度的表示方法，引用了精度等級的概念。精度等級以一系列標準百分比數(shù)值分檔表示，代表傳感器測量的最大允許誤差（相對誤差）。 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第22頁，共

8、32頁。3) 線性度 所謂傳感器的線性度是指其輸出量與輸入量之間的關(guān)系曲線偏離理想直線的程度，又稱為非線性誤差。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)理想曲線實際特性曲線第23頁，共32頁。 采用直線擬合的方法來線性化時，輸入輸出的校正曲線與其擬合直線之間的最大偏差，稱為非線性誤差，通常用相對誤差 來表示： 非線性最大誤差； 滿量程輸出值。 在非線性誤差不太大的情況下，通常采用直線擬合的方法來線性化。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第24頁，共32頁。4) 靈敏度 靈敏度是指傳感器輸出增量與輸入增量比值，即 傳感器的靈敏度 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第25頁，共32頁。5) 分辨力和閾值當分辨力以滿量程輸出的百分數(shù)表示時則

9、稱為分辨率。 分辨力 傳感器能檢測到輸入量最小變化量xmin的能力。 閾值 是指能使傳感器的輸出端產(chǎn)生可測變化量的最小被測輸入量值，即零點附近的分辨力。 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)除以慢量程輸入值后 以 百分數(shù)表示就變成了第26頁，共32頁。6) 遲滯 遲滯特性表明傳感器在正(輸入量增大)反(輸入量減小)行程中輸出與輸入曲線不重合的程度。 傳感器的遲滯特性 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第27頁，共32頁。7) 重復性 重復性是指在同一條件下，傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時所得特性曲線間不一致的程度。 傳感器的重復性 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第28頁，共32頁。8) 漂移 指：由于傳感器內(nèi)部

10、因素或外界的干擾，傳感器輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的變化。 漂移包括：零點漂移和靈敏度漂移等。 傳感器的漂移 第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第29頁，共32頁。2動態(tài)特性 動態(tài)特性是指：被測量隨時間快速變化時傳感器的輸出特性。 一個動態(tài)特性好的傳感器，器輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律，即具有相同的時間函數(shù)。而實際上多數(shù)的傳感器在輸入信號為動態(tài)時，輸出信號與輸入信號具有不同的時間函數(shù)，這種輸出與輸入之間的差異被稱為動態(tài)誤差。影響動態(tài)誤差的因素在于傳感器的固有特性。此外，傳感器輸入量的不同變化形式也會造成不同的動態(tài)誤差。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第30頁，共32頁。2動態(tài)特性 動態(tài)特性是指：被測量隨時間快速變化時傳感器的輸出特性。 一個動態(tài)特性好的傳感器，器輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律，即具有相同的時間函數(shù)。而實際上多數(shù)的傳感器在輸入信號為動態(tài)時，輸出信號與輸入信號具有不同的時間函數(shù)，這種輸出與輸入之間的差異被稱為動態(tài)誤差。影響動態(tài)誤差的因素在于傳感器的固有特性。此外，傳感器輸入量的不同變化形式也會造成不同的動態(tài)誤差。第1章 傳感器理論基礎(chǔ)第31頁，