《传感器的特性》PPT课件.ppt

第一章第一章 传感器的特性传感器的特性第一章第一章 传感器的特性传感器的特性传感器原理及应用1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性1.1、传感器的组成及分类传感器的组成及分类敏感元件、变换器（转换元件）、基本转换电路以及辅助电源敏感元件、变换器（转换元件）、基本转换电路以及辅助电源敏感元件敏感元件变换器变换器基本转换电路基本转换电路辅助电源辅助电源非电量非电量电量电量一、一、传感器的组成传感器的组成1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性1 1、敏感元件、敏感元件 是是指指传传感感器器中中能能直直接接感感受受或或响响应应被被测测量量的的部部分分，把把非非电电量量转转换换成成易易于于转转换换成成电电量的另一种非电量。量的另一种非电量。2 2、转换元件、转换元件 是是指指传传感感器器中中将将敏敏感感元元件件感感受受或或响响应应的的被被测测量量转转换换成成适适于于传传输输或或测测量量的的电电信信号号部分。部分。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性3 3、基本转换电路、基本转换电路 传感器只完成被测参数至电量的基本转换，传感器只完成被测参数至电量的基本转换，因为输出的电量往往需要进行放大、运算、处理因为输出的电量往往需要进行放大、运算、处理等进一步转换，因此需要基本转换电路以获得合等进一步转换，因此需要基本转换电路以获得合理的被测值。理的被测值。上述电路参数接入基本转换电路，便可转换上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。成电量输出。4 4、信信号号调调理理转转换换电电路路以以及及传传感感器器工工作作必必须须有有辅辅助助的电源的电源1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性注：注：传感器的组成将随不同情况而异传感器的组成将随不同情况而异:u可以做得很简单可以做得很简单,也可以做得很复杂；也可以做得很复杂；u可以是无源的网络可以是无源的网络,也可以是有源的系统；也可以是有源的系统；u可以是带反馈的闭环系统可以是带反馈的闭环系统,也可以是不带反馈的也可以是不带反馈的开环系统；开环系统；u可以只具有变换的功能可以只具有变换的功能,但也可能包含变换后信但也可能包含变换后信号的处理及传输电路甚至包括微处理器号的处理及传输电路甚至包括微处理器CPUCPU。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性敏感元件与变换器常常无法严格加以区别：敏感元件与变换器常常无法严格加以区别：u 有一些敏感元件直接就可以输出变换后的电信号有一些敏感元件直接就可以输出变换后的电信号,而一些而一些传感器又不包括敏感元件在内。传感器又不包括敏感元件在内。mVTT0BA 热电偶热电偶u 最简单的传感器由一个敏感元件最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件兼转换元件)组成，它感受被测组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。量时直接输出电量，如热电偶。u 有些传感器由敏感元件和转换元件组成。压电式加速度有些传感器由敏感元件和转换元件组成。压电式加速度传感器，其中质量块传感器，其中质量块m m是敏感元件，压电片（块）是转换是敏感元件，压电片（块）是转换元件。因转换元件的输出已是电量，故无需转换电路。元件。因转换元件的输出已是电量，故无需转换电路。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性二、传感器的分类二、传感器的分类1 1、按输入被测量分类：、按输入被测量分类：明确表达了传感器的用途明确表达了传感器的用途2 2、按工作原理分类、按工作原理分类 清楚地表达了传感器的工作原理清楚地表达了传感器的工作原理3 3、按输出信号形式分类、按输出信号形式分类1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性表表1.1 传感器输入被测量传感器输入被测量1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性表表1.2 传感器按工作原理的分类传感器按工作原理的分类1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性表表1.3 传感器按输出信号形式的分类传感器按输出信号形式的分类 1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性1.2 1.2 传感器的基本特性传感器的基本特性传感器特性主要是指输入与输出之间的关系。传感器特性主要是指输入与输出之间的关系。理想情况：呈理想情况：呈线性线性关系。关系。但一般情况下，输入输出不会符合所要求的线但一般情况下，输入输出不会符合所要求的线性关系，同时由于存在迟滞、蠕变、摩擦、间性关系，同时由于存在迟滞、蠕变、摩擦、间隙和松动等各种因素以及外界条件的影响，使隙和松动等各种因素以及外界条件的影响，使输入输出对应关系的唯一确定性也不能实现。输入输出对应关系的唯一确定性也不能实现。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性稳定性稳定性(零漂零漂)传感器传感器温度温度供电供电各种干扰稳定性各种干扰稳定性温漂温漂分辨力分辨力冲击与振动冲击与振动电磁场电磁场线性线性滞后滞后重复性重复性灵敏度灵敏度输入输入误差因素误差因素外界影响外界影响 传感器输入输出作用图传感器输入输出作用图输出输出取决于传感器本身，可通过传感器本身的改善来加以抑取决于传感器本身，可通过传感器本身的改善来加以抑制，有时也可以对外界条件加以限制。制，有时也可以对外界条件加以限制。衡量传感器特衡量传感器特性的主要技术性的主要技术指标指标1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性一、静态特性一、静态特性定义：定义：指被测量的值处于指被测量的值处于稳定稳定状态时的输入输出关系。状态时的输入输出关系。静静态态特特性性的的标标定定：传传感感器器的的静静态态特特性性是是在在静静态态标标准准条条件件下下利用利用校准数据校准数据标定的。标定的。所所谓谓静静态态标标准准条条件件主主要要指指没没有有加加速速度度、振振动动、冲冲击击(除除非非这这些些参参数数本本身身就就是是被被测测量量)及及环环境境温温度度一一般般为为室室温温、相对湿度不大于相对湿度不大于85%85%、气压为、气压为(101(101 7)kPa7)kPa等条件。等条件。衡量静态特性的重要指标：衡量静态特性的重要指标：线性度、线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。灵敏度、迟滞和重复性等。它们是衡量传感器优劣的重要指标。它们是衡量传感器优劣的重要指标。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性静态特性的方程表示：静态特性的方程表示：传感器的输入输出关系或多或少地存在非线性。在不考虑传感器的输入输出关系或多或少地存在非线性。在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示：下列多项式代数方程表示：式中：式中：y y输出量；输出量；x x输入量；输入量；a a0 0零点输出；零点输出；a a1 1理论灵敏度；理论灵敏度；a a2 2、a a3 3、a an n非线性项系数。非线性项系数。y=ay=a0 0+a+a1 1x+ax+a2 2x x2 2+a+a3 3x x3 3+a+an nx xn n1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性图图1.2 传感器静态特性曲线传感器静态特性曲线 理想线性理想线性 曲线关于原点对称曲线关于原点对称 曲线不对称曲线不对称普遍情况普遍情况各项系数不同，特性曲线的具体形式也不同。各项系数不同，特性曲线的具体形式也不同。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性线性化处理的必要性线性化处理的必要性：静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲静态特性曲线可实际测试获得。在获得特性曲线之后，可以说问题已经得到解决。线之后，可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行件或软件补偿，进行线性化处理线性化处理。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性在非线性误差不太大的情况下，总是采用在非线性误差不太大的情况下，总是采用直线拟合的办法直线拟合的办法来线性化来线性化。在采用直线拟合线性化时，已测的输入输出的校准曲线与在采用直线拟合线性化时，已测的输入输出的校准曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度非线性误差或线性度。线性度线性度通常用相对误差通常用相对误差L L表示：表示：(yyL L)maxmax:输出值与拟合直线间的最大偏差绝对值；输出值与拟合直线间的最大偏差绝对值；y yFSFS:满量程输出。满量程输出。线性度线性度是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数L=(|(yL)max|/yFS)100%1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性拟合直线：拟合直线：1)1)非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。出来的。2)2)拟合直线不同，非线性误差也不同。所以，选择拟合直拟合直线不同，非线性误差也不同。所以，选择拟合直线的主要出发点，应是获得最小的非线性误差。线的主要出发点，应是获得最小的非线性误差。3)3)另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。4)4)拟合方式：拟合方式：5)5)理论拟合理论拟合；过零旋转拟合；过零旋转拟合；6)6)端点连线拟合端点连线拟合；端点连线平移拟合；端点连线平移拟合；7)7)最小二乘拟合最小二乘拟合；最佳直线。最佳直线。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性 图图1.3 1.3 几种不同的拟合直线几种不同的拟合直线 （a a）理论直线；理论直线；(b)(b)端点连线；端点连线；（a a）理论直线）理论直线:以传感器的理论特性直线以传感器的理论特性直线(图示对角线图示对角线)作为作为拟合直线拟合直线.其优点是简单、方便其优点是简单、方便,但通常但通常(y yL L)maxmax很大很大（b b）端点连线）端点连线:以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线直线(y y=b b+kx),kx),。这种方法方便、直观。这种方法方便、直观,但但(y yL L)maxmax也很大。也很大。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性过零旋转拟合过零旋转拟合端点连线平移拟合端点连线平移拟合扩展：扩展：1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性 图图1.3 1.3 几种不同的拟合直线几种不同的拟合直线(c)(c)最小二乘拟合直线；最小二乘拟合直线；(d)“(d)“最佳直线最佳直线”（c c）最小二乘拟合直线）最小二乘拟合直线:按最小二乘原理求取拟合直线按最小二乘原理求取拟合直线,该该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。（d d）“最佳直线最佳直线”:”:以此直线做为拟合直线时得到的最大以此直线做为拟合直线时得到的最大偏差是最小的。偏差是最小的。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性设拟合直线方程：设拟合直线方程：x0yyiy=kx+bxI最小二乘拟合法最小二乘拟合法最小二乘法拟合最小二乘法拟合y=ky=kx+x+b b若实际校准测试点有若实际校准测试点有n n个，个，则第则第i i个校准数据与拟合个校准数据与拟合直线上响应值之间的残直线上响应值之间的残差为差为i i=y=yi i-(-(kxkxi i+b b)1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性最小二乘法拟合直线的原理就是使最小二乘法拟合直线的原理就是使 为最小值，即为最小值，即令令 对对k k和和b b一阶偏导数等于零，一阶偏导数等于零，求出求出k k和和b b的表达式的表达式1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性即得到即得到k k和和b b的表达式的表达式将将k k和和b b代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值然后求出残差的最大值L Lmaxmax即为非线性误差。即为非线性误差。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性注：最小二乘法的拟合精度很高注：最小二乘法的拟合精度很高,但校准曲线相对拟合直线但校准曲线相对拟合直线的最大偏差绝对值并不一定最小的最大偏差绝对值并不一定最小,最大正、负偏差的绝对值最大正、负偏差的绝对值也不一定相等。也不一定相等。（d d）“最佳直线最佳直线”:”:以以“最佳直线最佳直线”作为拟合直线作为拟合直线,该直线该直线能保证传感器正、反行程校准曲线对它的正、负偏差相等并能保证传感器正、反行程校准曲线对它的正、负偏差相等并且最小。由此所得的线性度称为且最小。由此所得的线性度称为“独立线性度独立线性度”。这种方法。这种方法的拟合精度最高。通常情况下的拟合精度最高。通常情况下,“,“最佳直线最佳直线”只能用图解法或只能用图解法或通过计算机解算来获得。通过计算机解算来获得。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性2 2、重复性、重复性v 定义：定义：定义：定义：传感器输入量按同一方向作多次测量时传感器输入量按同一方向作多次测量时 输出特性不一致的程度。输出特性不一致的程度。v 属于随机误差，可用标准偏差表示属于随机误差，可用标准偏差表示：置信系数，通常取置信系数，通常取2 2或或3 3S S 子样标准偏差；子样标准偏差；1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性子样标准偏差可通过贝塞尔公式或极差公式估算，即：子样标准偏差可通过贝塞尔公式或极差公式估算，即：而m m 测量范围内不考虑重复测量的测试点数；测量范围内不考虑重复测量的测试点数；n n 重复测量次数；重复测量次数；y yjiji 若输入值若输入值x=xx=xj j,则在相同条件下进行则在相同条件下进行n n次重复试验次重复试验,获得获得n n个输出值个输出值y yj1j1y yjnjn；算术平均值。算术平均值。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性0yxHmaxyFS迟滞特性迟滞特性3 3迟滞迟滞 传感器在正传感器在正(输入输入量增大量增大)反（输入量减反（输入量减小）行程中输入输出小）行程中输入输出曲线曲线不重合的程度不重合的程度称称为迟滞。为迟滞。迟滞特性一般是迟滞特性一般是由实验方法测得。由实验方法测得。(y yH H)maxmax正反行程间输出的最大差值正反行程间输出的最大差值1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性精度是反映精度是反映系统误差和随机误差系统误差和随机误差的综合误差指标。的综合误差指标。精确度包含两层含义：精密度、准确度精确度包含两层含义：精密度、准确度4 4、精度、精度(精确度精确度)精密度精密度：说明测量传感器说明测量传感器输出值的分散性输出值的分散性，即对某一，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个传感稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。是量结果的分散程度。是随机误差随机误差大小的标志，大小的标志，1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性准确度准确度：说明传感器输出值与真值的说明传感器输出值与真值的偏离程度偏离程度。准确度是。准确度是系统误差系统误差大小的标志，准确度高意味着系统误差小。大小的标志，准确度高意味着系统误差小。如如,某流量传感器的准确度为某流量传感器的准确度为0.3m0.3m3 3/s/s，表示该传感器，表示该传感器的输出值与真值偏离的输出值与真值偏离0.3m0.3m3 3/s/s。注意：注意：准确度高不一定精密度高；精密度高不一定准准确度高不一定精密度高；精密度高不一定准确度高。确度高。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性（a a）准确度高而精密度低）准确度高而精密度低 （b b）准确度低而精密度高）准确度低而精密度高 （c c）精确度高）精确度高(a)(b)(c)1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性精确度：精确度：是精密度与准确度两者的总和，精确度高是精密度与准确度两者的总和，精确度高表示精密度和准确度都比较高。在测量中我们希表示精密度和准确度都比较高。在测量中我们希望得到精确度高的结果。望得到精确度高的结果。在最简单的情况下，可取两者的代数和。常在最简单的情况下，可取两者的代数和。常以机器的测量误差的相对值表示。以机器的测量误差的相对值表示。一般用一般用重复性、线性度、迟滞三项的方和根重复性、线性度、迟滞三项的方和根或简单代数和或简单代数和计算求的：计算求的：1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性5 5灵敏度灵敏度v在稳定条件下在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值输出微小增量与输入微小增量的比值 对线性传感器灵敏度是直线的斜率：对线性传感器灵敏度是直线的斜率：k=Y/X k=Y/X 对非线性传感器灵敏度为一变量：对非线性传感器灵敏度为一变量：k=k=dy/dxdy/dx例：某位移传感器在位移变化例：某位移传感器在位移变化1mm1mm时时,输出电压变化输出电压变化300mV,300mV,则其灵敏度为则其灵敏度为300 mV300 mVmmmm。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性6 6分辨力与阈值分辨力与阈值vv 分辨力分辨力：当输入从：当输入从非零非零的任意值缓慢地增加时的任意值缓慢地增加时,只有在超只有在超过某一输入增量后输出才显示有变化过某一输入增量后输出才显示有变化,这个这个输入增量输入增量称为传称为传感器的感器的分辨力分辨力。用该值相对满量程输入值的。用该值相对满量程输入值的百分数表示百分数表示,则则称为称为分辨率分辨率。v 阈值阈值：当输入从：当输入从零零开始极缓慢地增加时开始极缓慢地增加时,只有在达到了某只有在达到了某一一最小值最小值后才测得出输出变化后才测得出输出变化,这个最小值就称为传感器的这个最小值就称为传感器的阈值。阈值。v 分辨力说明了传感器能够检测到的分辨力说明了传感器能够检测到的最小输入增量最小输入增量v 阈值说明了传感器阈值说明了传感器最小可测出的输入量最小可测出的输入量；1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性 7 7时间漂移、零点和灵敏度温度漂移时间漂移、零点和灵敏度温度漂移 时间漂移测试时先将传感器输出调至零点或某一时间漂移测试时先将传感器输出调至零点或某一特定点，相隔特定点，相隔4h4h、8h8h或一定的工作次数后，再读出或一定的工作次数后，再读出输出值，前后两次输出值之差即为稳定性误差。输出值，前后两次输出值之差即为稳定性误差。时间漂移或零点漂移是时间漂移或零点漂移是指传感器在长时间工作的指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化。通常是指传感器零位随情况下输出量发生的变化。通常是指传感器零位随时间变化的大小。漂移量的大小是表征传感器时间变化的大小。漂移量的大小是表征传感器稳定稳定性性的重要性能指标。的重要性能指标。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性y y0 0 传感器原先的零位输出值；传感器原先的零位输出值；y y0 0 稳稳定定t t小小时时后后的的传传感感器器的的零零位位输输出出值值（注注意意,稳稳定定时时间间可可规规定定为为大大于于t t小时的任意值）；小时的任意值）；y yF.SF.S.满量程输出值。满量程输出值。时间漂移：时间漂移：1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性 测测试试时时先先将将传传感感器器置置于于一一定定温温度度(如如20),20),将将其其输输出出调调至至零零点点或或某某一一特特定定点点，使使温温度度上上升升或或下下降降一一定定的的度度数数(如如55或或10),10),再再读读出出输输出出值值，前前后后两两次次输出值之差即为温度稳定性误差。输出值之差即为温度稳定性误差。温度漂移温度漂移(又称为温度稳定性又称为温度稳定性)：是指传感器在外界温度下输出量发生的变化。是指传感器在外界温度下输出量发生的变化。零点温度漂移：零点温度漂移：灵敏度温度漂移：灵敏度温度漂移：1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性图1.4 零点与灵敏度漂移1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性 动动态态特特性性指指传传感感器器对对随随时时间间变变化化的的输输入入量量的的响响应特性。应特性。只只要要输输入入量量是是时时间间的的函函数数，则则其其输输出出量量也也将将是是时间的函数。时间的函数。通通常常研研究究动动态态特特性性是是根根据据标标准准输输入入特特性性来来考考虑虑传感器的响应特性。传感器的响应特性。二、传感器的动态特性二、传感器的动态特性1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性 标准输入标准输入:正弦正弦输入输入,阶跃阶跃输入输入 数学模型：数学模型：线性常系数微分方程线性常系数微分方程对对线线性性系系统统动动态态特特性性的的研研究究，主主要要是是分分析析数数学学模模型型的的输输入入量量x x与与输输出出量量y y之之间间的的关关系系，通通过过对对微微分分方方程程求求解解，得得出出动态性能指标。动态性能指标。传感器的动态性能指标分为传感器的动态性能指标分为时域时域和和频域频域两种。两种。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性时域性能指标：时域性能指标：时间常数时间常数T T：输出值上升到稳定值：输出值上升到稳定值63%63%所需的时间。所需的时间。上升时间上升时间：输出值从稳态值的：输出值从稳态值的10%10%上升到上升到90%90%所需时间所需时间响应时间响应时间：输出值达到稳态值的：输出值达到稳态值的95%95%或或98%98%所需的时间所需的时间超调量超调量：通常在阶跃函数作用下测定传感器动态性能的时域指标。一通常在阶跃函数作用下测定传感器动态性能的时域指标。一般认为般认为,阶跃输入对一个传感器来说是最严峻的工作状态。如阶跃输入对一个传感器来说是最严峻的工作状态。如果在阶跃函数的作用下果在阶跃函数的作用下,传感器能满足动态性能指标传感器能满足动态性能指标,那么那么,在在其它函数作用下其它函数作用下,其动态性能指标也必定会令人满意。其动态性能指标也必定会令人满意。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性图1.6 单位阶跃作用下传感器的动态特性 1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性 时域性能指标时域性能指标:0.110.90.63y(tp)t 2 或或 t5tptr0.50ty时间常数时间常数上升时间上升时间t tr r响应时间响应时间t t2 2或或t t5 5超调量超调量容许误差：一般为容许误差：一般为2%2%或或5%5%图1.6 单位阶跃作用下传感器的动态特性 1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性频域性能指标频域性能指标:通频带通频带：幅值衰减：幅值衰减3db3db（0.707)0.707)时所对时所对应的频率范围。应的频率范围。工作频带工作频带g1g1或或g2g2：幅值误差为：幅值误差为5%5%或或10%10%所对应的频率范围。所对应的频率范围。相位误差：在工作频带范围内，传感器实相位误差：在工作频带范围内，传感器实际输出与输入间的相位误差。际输出与输入间的相位误差。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性图1.7 正弦压力作用于传感器的频域特性1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性频域的各项动态性能指标0.7070.951.21.11.050.90bg2g11.0A(）通频带通频带b b工作频带工作频带g1g1或或g2g2 1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用第一章第一章 传感器的特性传感器的特性思考题与习题思考题与习题1.传传感感器器的的输输出出-输输入入校校准准曲曲线线是是在在什什么么条条件下得到和建立的件下得到和建立的?2.传传感感器器的的静静态态、动动态态特特性性区区别别何何在在？衡衡量量传传感感器器的的静静态态、动动态态特特性性的的主主要要指指标标有有哪些？简述其含义。哪些？简述其含义。1/30/20231/30/2023传感器原理及应用传感器原理及应用