1.2传感器分类性能指标概述

第二课传感器的性能指标第1章传感器理论基础传感器标准定义：国家标准GB7665-2005《传感器通用术语》中，对传感器下的定义是：“能感受（或响应）规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的作用：测量非电学量，并转化成与其有一定关系的电量。第1章传感器理论基础传感器的组成传感器通常由敏感元件、传感元件、测量电路及辅助电源组成。第1章传感器理论基础传感器的组成敏感元件（Sensitiveelement）：是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件（Transductionelement）：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。基本转换电路（BasicTransductioncircuit）：优化电信号，并转换成电压、电流量输出。1．传感器的组成1.2传感器的组成和分类传感器组成框图第1章传感器理论基础2．传感器的分类按被测量分类：可分为压力传感器、温度传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、流量传感器、气体传感器、转矩传感器等。优点：清晰的表达了传感器的用途，便于选用。缺点：造成种类繁多，同时又把同一用途不同原理的传感器归为一类，不便于掌握传感器基本原理与分析方法。第1章传感器理论基础2．传感器的分类按工作原理分类：可分为电参数式(电阻式传感器、电感式传感器、电阻式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器等、霍尔式传感器等。优点：对传感器的工作原理表达的比较清楚，有利于专业人员对传感器进行深入的研究。缺点：另对传感器不够了解的人感到迷惑，使用不便。第1章传感器理论基础2．传感器的分类按传感器输出信号的性质来分，传感器分为输出开关量的开关型传感器、输出为模拟量的模拟型传感器、输出为脉冲或代码的数字型传感器。第1章传感器理论基础第1章传感器理论基础传感器的首要任务是？第1章传感器理论基础完成“测量”这件事，能不能做到完全准确，使测量值就是测量对象的值？第1章传感器理论基础测不准的这部分，我们一般用一个两字词语表示，它是？1.3传感器技术指标第1章传感器理论基础真实值（A）：指物体本身确有的值。也可以理解为理论值。实际值（A0）:用高精密度仪器，测量得到的值。我们用它代替无法测到的真实值，并约定它们近似相等。示值：仪器仪表显示的值。也可以理解为读出的数值。1.3传感器技术指标第1章传感器理论基础误差与准确度等级1.绝对误差Δx；相对误差：2.实际相对误差γA；3.示值相对误差γx；4.满度相对误差γm；1.3传感器技术指标第1章传感器理论基础误差于准确度等级1.绝对误差Δx绝对误差指测量值x与真实值A0之间的差值，用公式表示为：Δx=x-A01.3传感器技术指标第1章传感器理论基础误差于准确度等级2.实际相对误差γA实际相对误差指：绝对误差Δx与被测量的实际值A之间的百分比，用公式表示为：γA=Δx/A*100%1.3传感器技术指标第1章传感器理论基础误差于准确度等级3.示值相对误差γx示值相对误差指：绝对误差Δx与实测值x之间的差值，用公式表示为：γx=Δx/x*100%1.3传感器技术指标第1章传感器理论基础误差于准确度等级4.满度相对误差γm示值相对误差指：绝对误差Δx与满度值xm之间的差值，用公式表示为：γm=Δx/xm*100%1.3传感器技术指标第1章传感器理论基础误差于准确度等级准确度等级：满度相对误差主要用于仪器仪表的准确度定级。我国工业仪表等级分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个级别，标志在仪器的刻度标尺或铭牌上。准确度习惯上称为精度；准确度等级也叫做精度等级传感器的基本特性是指系统的输出输入关系特性，即系统输出信号之间的关系。()yt()xt与输入信号(被测量)1.3传感器的基本特性传感器系统第1章传感器理论基础1．静态特性当传感器的输入信号是常量，不随时间变化(或变化极缓慢)时，其输出输入关系特性称为静态特性。传感器的静态特性主要由下列几种性能来描述。1）测量范围传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。minxmaxx第1章传感器理论基础，2)精度传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映。工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大允许误差（相对误差）。第1章传感器理论基础3)线性度所谓传感器的线性度是指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想直线的程度，又称为非线性误差。第1章传感器理论基础理想曲线实际特性曲线采用直线拟合的方法来线性化时，输入—输出的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，称为非线性误差，通常用相对误差来表示：LmaxLFS100%Ly——非线性最大误差；——满量程输出值。maxLFSy在非线性误差不太大的情况下，通常采用直线拟合的方法来线性化。第1章传感器理论基础4)灵敏度灵敏度是指传感器输出增量与输入增量比值，即ykx传感器的灵敏度第1章传感器理论基础5)分辨力和阈值当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。分辨力传感器能检测到输入量最小变化量Δxmin的能力。阈值是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。第1章传感器理论基础除以慢量程输入值后以百分数表示就变成了6)迟滞迟滞特性表明传感器在正(输入量增大)反(输入量减小)行程中输出与输入曲线不重合的程度。传感器的迟滞特性第1章传感器理论基础7)重复性重复性是指在同一条件下，传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变动时所得特性曲线间不一致的程度。传感器的重复性第1章传感器理论基础8)漂移指：由于传感器内部因素或外界的干扰，传感器输出量发生与输入量无关的变化。漂移包括：零点漂移和灵敏度漂移等。传感器的漂移第1章传感器理论基础2．动态特性动态特性是指：被测量随时间快速变化时传感器的输出特性。一个动态特性好的传感器，器输出将再现输入量的变化规律，即具有相同的时间函数。而实际上多数的传感器在输入信号为动态时，输出信号与输入信号具有不同的时间函数，这种输出与输入之间的差异被称为动态误差。影响动态误差的因素在于传感器的固有特性。此外，传感器输入量的不同变化形式也会造成不同的动态误差。第1章传感器理论基础2．动态特性动态特性是指：被测量随时间快速变化时传感器的输出特性。一个动态特性好的传感器，器输出将再现输入量的变化规律，即具有相同的时间函数。而实际上多数的传感器在输入信号为动态时，输出信号与输入信号具有不同的时间函数，这种输出与输入之间的差异被称为动态误差。影响动态误差的因素在于传感器的固有特性。此外，传感器输入量的不同变化形式也会造成不同的动态误差。第1章传感器理论基础3．传感器的基本要求无论何种传感器，作为监测系统的首要环节，对其性能的基本要求有：1：传感器的工作范围要足够大，具有一定的过载能力。2：与检测系统的匹配性好，转换灵敏度高，输出输入信号成线性关系。3：传感器的准确度要满足要求，稳定性好。4：反应速度快。5：抗干扰能力强，适应性好。第1章传感器理论基础