1.传感器的静态特性
传感器将输入的被测量参数转换为电信号输出,这种输出与输入关系是传感器的基本特性,也是表征一个传感器性能的重要参数。
(1)线性度
理想情况下,输出与输入应该为直线关系,线性的特性便于显示、记录和数据处理。但通常传感器的输出与输入关系并非直线,一般可用下式确定:
y=a0+a1x+a2x+…+anxn
式中,a0为零位输出;a1为传感器的灵敏度;a2,a3,…,an为非线性特定系数。
实际使用中,若非线性项次数不高或者非线性项的系数很小,且输入量不大时,常用一条称为拟合直线的割线或切线来代替实际的特性曲线。但更多的是使用变换器使之线性化,或用计算机直接计算。
(2)灵敏度
传感器在稳态工作时,输出量变换值与相应的输入量变化值之比,称为传感器的灵敏度K。
灵敏度表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化,很显然,灵敏度K值越大,表示传感器越灵敏。
(3)响应时间(滞后时间)
通常传感器用来测量某一被测参数时,都不能立即响应该参数的真实情况,它总是逐渐接近被测参数的真实情况,这种滞后现象称为传感器的滞后性或惯性。当被测参数发生阶跃变化时,传感器对它的响应可用下式表示:
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式中,Y是传感器示度经历时间t之后的变化值;A是阶跃变化的幅度;t是从该阶跃变化开始所经历的时间;λ称为该传感器的时间常数。
传感器阶跃响应曲线如图7-4所示,由图可知,时间常数只是传感器变化值达到63.2%A所需要的时间,它是决定传感器响应速度快慢的重要参数。图中可以看出,当经历时间t就去测量时,将造成36.8%的误差,这种误差称为滞后误差。
图7-4 传感器的阶跃响应
(4)分辨率
分辨率是传感器测量时能给出被测量量值的最小间隔。分辨率要求能满足气象测量就行。例如空气温度测量分辨率0.1就达到要求,没有必要达到0.01。
(5)量程
量程是传感器测量时能给出被测量值的最大范围。量程范围根据被测气象要素的要求而定。
(6)漂移
传感器特性发生变换称为漂移,一般分时漂和温漂两种。时漂指当输入量不变时,传感器输出量在规定的时间内发生的变化。温漂是外界环境温度变化引起的传感器输出量的变化。温漂又分零点漂移与特性漂移。
2.传感器的动态特性
传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性。很多传感器要在动态条件下检测,被测量可能以各种形式随时间变化。只要输入量是时间的函数,则其输出量也将是时间的函数,其间的关系要用动态特性来说明。
一个动态特性好的传感器,其输出将再现输入量的变化规律,即具有相同的时间函数。实际的传感器,输出信号将不会与输入信号具有相同的时间函数,这种输出与输入间的差异就是所谓的动态误差。动态特性主要是反映传感器的快速性和稳定性。
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