理论教育 传感器静态特性及影响因素分析

传感器静态特性及影响因素分析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:传感器在稳态下的输出—输入关系称为静态特性。线性度可表示为式中,Δmax为实际曲线与拟合直线之间的最大偏差;yfs为输出满量程值。对于线性传感器,其灵敏度就是它的静态特性的斜率,如图1-6所示。传感器输出特性的不重复性主要由传感器的机械部分的磨损、间隙、松动,部件的内摩擦、积尘,电路元器件老化、工作点漂移等原因产生。迟滞现象是传感器在正向行程和反向行程期间,输出—输入特性曲线不一致的程度,如图1-8 所示。

传感器静态特性及影响因素分析

传感器在稳态下的输出—输入关系称为静态特性。

(1)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,如图1-5(a)所示。但实际传感器输出量与输入量之间的关系大多是非线性的,如图1-5(b)所示。各种传感器的非线性程度不相同。

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。线性度可表示为

式中,Δmax为实际曲线与拟合直线之间的最大偏差;yfs为输出满量程值。

对传感器输出量与输入量之间的非线性应进行线性补偿处理,可以提高测量准确性。

图1-5 传感器的线性度

(2)灵敏度。灵敏度是传感器在稳态下输出增量与输入增量的比值。对于线性传感器,其灵敏度就是它的静态特性的斜率,如图1-6(a)所示。其中

非线性传感器的灵敏度是一个随工作点而变的变量,如图1-6(b)所示,其表达式为

图1-6 传感器的灵敏度

(3)重复性。重复性是传感器在输入量按同一方向做全量程多次测试时,所得特性曲线不一致性的程度,如图1-7 所示。Δm1和Δm2即为多次测试的不重复误差,多次测试的曲线越重合,其重复性越好。(www.daowen.com)

传感器输出特性的不重复性主要由传感器的机械部分的磨损、间隙、松动,部件的内摩擦、积尘,电路元器件老化、工作点漂移等原因产生。不重复性极限误差表示为

图1-7 传感器的重复性

式中,Δmax为输出最大不重复误差;yfs为满量程输出值。

(4)迟滞现象。迟滞现象是传感器在正向行程(输入量增大)和反向行程(输入量减小)期间,输出—输入特性曲线不一致的程度,如图1-8 所示。

图1-8 传感器的迟滞现象

在行程环中同一输入量xi对应的不同输出量yi、yd的差值叫滞环误差,最大滞环误差用Δm表示,它与满量程输出值的比值称最大滞环率Emax,即

迟滞现象形成的主要原因与重复误差形成的原因类似。

(5)分辨力。传感器的分辨力是在规定测量范围内所能检测的输入量的最小变化量。有时也用该值相对满量程输入值的百分数表示。

(6)稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。传感器常用长期稳定性表示,它是指在室温条件下,经过相当长的时间间隔,如一天、一个月或一年,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。

(7)漂移。传感器的漂移是指在外界的干扰下,输出量发生与输入量无关的不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移。时间漂移是指在规定的条件下,零点或灵敏度随时间的缓慢变化;温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度的变化。

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