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傳感器靜態(tài)

傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號，傳感器的輸出量與輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。

1.

線性度：指傳感器輸出量與輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。

2.

靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量增量之比。用S表示靈敏度。

3.

遲滯：傳感器在輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量由小到大（正預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行程）及輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量由大到小（反預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行程）變化期間其輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對于同一大小的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號，傳感器的正反預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。

4.

重復(fù)性：重復(fù)性是指傳感器在輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。

5.

漂移：傳感器的漂移是指在輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。

6.

分辨力：當(dāng)傳感器的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入從非零值緩慢增加時，在超過某一增量后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入增量稱傳感器的分辨力，即最小輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入增量。

7.

閾值：當(dāng)傳感器的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入從零值開始緩慢增加時，在達(dá)到某一值后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入值稱傳感器的閾值電壓。

靈敏度

靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量變化△x的比值。

它是輸出一輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的變化而變化。

靈敏度的量綱是輸出、輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。

當(dāng)傳感器的輸出、輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。

提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。

分辨率

分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量的變化超過分辨率時，其輸出才會發(fā)生變化。

通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。

傳感器動態(tài)

所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號的響應(yīng)與它對任意輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。常用的標(biāo)準(zhǔn)輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。

線性度

通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標(biāo)。

擬合直線的選取有多種方法。如將零輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。

要進(jìn)預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大?。槐粶y位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價格能否承受，還是自預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行研制。

在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

靈敏度的選擇

通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混首*首*首*首*首*首先進(jìn)入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引首*首*首*首*首*首先進(jìn)入的干擾信號。

傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。

傳感器的頻率響應(yīng)越高，可測的信號頻率范圍就越寬。

在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過大的誤差。

線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸首*首*首*首*首*首先進(jìn)入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

穩(wěn)定性

傳感器使用一段時間后，其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。

在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。

傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。

精度

精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器阿拉斯空壓機配件。

如果測量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。

對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)*預(yù)先進(jìn)行設(shè)計制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。