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传感器根本的特性参数详解

传感器基本的特性参数详解-传感器的关键性能参数有多种,其中最为基本的特性参数有:量程、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、带宽,本文将对这些参数进行一一介绍。

传感器的要害性能参数有多种,其间最为根本的特性参数有:量程、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、带宽,本文将对这些参数进行逐个介绍。

量程

每个传感器都有本身的丈量规模,被丈量处在这个规模内时,传感器的输出信号才是有必定的精确性的。

传感器的量程XFS、满量程输出值YFS、丈量上限Xmax、丈量下限Xmin的联系见下图。

灵敏度

传感器的灵敏度是指其输出改变量ΔY与输入改变量ΔX的比值,能够用k表明。关于一个线性度十分高的传感器来说,也能够为等于其满量程输出值YFS与量程XFS的比值。

灵敏度高通常意味着传感器的信噪比高,这将会便利信号的传递、调度及核算。

线性度

传感器的线性度又称非线性差错,是指传感器的输出与输入之间的线性程度。抱负的传感器输入-输出联系应该是呈线性的,这样运用起来才最为便利。但实践中的传感器都不具有这种特性,仅仅不同程度的挨近这种线性联系。

实践中有些传感器的输入-输出联系十分挨近线性,在其量程规模内能够直接用一条直线来拟合其输入-输出联系。有些传感器则有很大的违背,但经过进行非线性补偿、差动运用等办法,也能够在作业点邻近必定的规模内用直线来拟合其输入-输出联系。

选取拟合直线的办法许多,上图表明的是用最小二乘法求得的拟合直线,这是拟合精度最高的一种办法。实践特性曲线与拟合直线之间的差错称之为传感器的非线性差错δ,其最大值与满量程输出值YFS的比值即为线性度γL。

迟滞

当输入量从小变大或从大变小时,所得到的传感器输出曲线一般是不重合的。也便是说,关于相同巨细的输入信号,当传感器处于正行程或反行程时,其输出值是不一样大的,会有一个差值ΔH,这种现象称为传感器的迟滞。

发生迟滞现象的主要原因包含传感器灵敏元件的资料特性、机械结构特性等,例如运动部件的冲突、传动组织空隙、磁性灵敏元件的磁滞等等。

迟滞差错γH的详细数值一般由试验办法得到,用正反行程最大输出差值ΔHmax的一半对其满量程输出值YFS的比值来表明。

重复性

一个传感器即便是在作业条件不变的情况下,若其输入量接连屡次地按同一方向(从小到大或从大到小)做满量程改变,所得到的输出曲线也是会有不同的,能够用重复性差错γR来表明。

重复性差错是一种随机差错,常用正行程或反行程中的最大差错ΔYmax的一半对其满量程输出值YFS的比值来表明。

精度

测验丈量过程中,呈现差错是不可避免的。差错主要有系统差错和随机差错这两种。

引起系统差错的原因比方丈量原理及算法固有的差错、外表标定不精确、环境温度影响、资料缺点等,能够用精确度来反映系统差错的影响程度。

引起随机差错的原因有:传动部件空隙、电子元件老化等,能够用精密度来反映随机差错的影响程度。

精度则是一种反响系统差错和随机差错的归纳目标,精度高意味着精确度和精密度都高。

一种较为常用的鉴定传感器精度办法是用线性度、迟滞和重复性这三项差错值的方根来表明。

分辨率

传感器的分辨率代表它能探测到的输入量改变的最小值。比方一把直尺,它的最小刻度为1mm,那么它是无法分辨出两个长度相差小于1mm的物体的差异的。

有些选用离散计数办法作业的传感器,例如光栅尺、旋转编码器等,它们的作业原理就决议了其分辨率的巨细。有些选用模拟量改变原理作业的传感器,例如热电偶、倾角传感器等,它们在内部集成了A/D功用,能够直接输出数字信号,因而其A/D的分辨率也就约束了传感器的分辨率。

有些选用模拟量改变原理作业的传感器,例如电流传感器、电涡流位移传感器等,其输出为模拟信号,从理论上来讲它们的分辨率为无限小。但实践上,当被丈量的改变值小到必定程度时,其输出量的改变值和噪声是处于同一水平的,已没有意义了,这也相当于约束了传感器的分辨率。

零点漂移

在传感器的输入量恒为零的情况下,传感器的输出值依然会有必定程度的小幅改变,这便是零点漂移。引起零点漂移的原因有许多,比方传感器内灵敏元件的特性随时刻而改变、应力开释、元件老化、电荷走漏、环境温度改变等。其间,环境温度改变引起的零点漂移是最为常见的现象。

带宽

在实践使用中,很多的被丈量是时刻改变的动态信号,比方电流值的改变、物体位移的改变、加速度的改变等。这就要求传感器的输出量不只要能够精确地反映被丈量的巨细,还要能跟得上被丈量改变的快慢,这便是指传感器的动态特性。

从传递函数的视点来看,大多数传感器都能够简化为一个一阶或二阶环节,因而,一般能够用带宽来大约反映出其动态特性。

如下图所示,在传感器的带宽规模内,其输出量的幅值在必定规模内有个小幅改变(最大衰减为0.707)。因而,当输入值做正弦改变时,一般以为输出值是能够正确反映输入值的,可是当输入值改变的频率更高时,输出值将会发生显着的衰减,导致较大的丈量失真。


责任编辑人:CC

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