传感器性能指标.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date传感器性能指标传感器性能指标一、测量仪表的基本性能1、 精确度（1） 精密度它表明仪表指示值的分散性，即对某一稳定的被测量，由同一个测量者，用同一个仪表，在相当短的时间内，连续重复测量多次，其测量结果（指示值）的分散程度。愈小，说明测量愈精密。例如，某温度仪表的精密度=0.5，即表示多次测量结果的分散程度不大于0.5。精密度是随机误差大小的标志，精密度高，意味着随机误

2、差小。但是必须注意，精密度与准确度是两个概念，精密度高不一定准确。（2） 准确度 它表明仪表指示值与真值的偏离程度。 例如，某流量表的准确度=0.3m3/s,表示该仪表的指示值与真值偏离0.3m3/s。准确度是系统误差大小的标志，准确度高，意味着系统误差小。同样，准确度高不一定精密。（3） 精确度它是精密度与准确度的综合反映，精确度高，表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情况下，可取两者的代数和，即=+。精确度常以测量误差的相对值表示。2、 稳定性（1）稳定度指在规定时间内，测量条件不变的情况下，由于仪表自身随机性变动、周期性变动、漂移等引起指示值的变化。一般以仪表精密度数值和时间长短一起表

3、示。例如，某仪表电压指示值每小时变化1.3V，则稳定性可表示为1.3mV/h。 （2）影响量测量仪表由外界环境变化引起指示值变化的量，称为影响量。它是由温度、湿度、气压、振动、电源电压及电源频率等一些外界环境影响所引起的。说明影响量时，必须将影响因素与指示值偏差同时表示。例如，某仪表由于电源电压发生变化10%而引起其指示值变化0.02mA，则应写成0.02mA/U10%。二、传感器的分类和性能指标1、传感器的分类表1 传感器的分类分类法型式说明按基本效应物理型、化学型、生物型等分别以转换中的物理效应、化学效应等命名按构成原理结构型以转换元件结构参数变化实现信号转换物性型以转换元件物理特性变化实

4、现信号转换按输入量位移、压力、温度、流量、加速度等以被测量命名（即按用途分类）按工作原理电阻式、热电式、光电式等以传感器转换信号的工作原理命名按能量关系能量转换型（自源型）传感器输出量直接由被测量能量转换而得能量控制型（外源型）传感器输出量能量由外源供给，但受被测输入量控制按输出信号形式模拟式输出为模拟信号数字式输出为数字信号表2 基本物理量与派生物理量基本物理量派生物理量位移线位移长度、厚度、应变、振幅等角位移旋转角、偏转角、角振幅等速度线速度速度、动量、振动等角速度转速、角振动等加速度线加速度振动、冲击、质量等角加速度角振动、扭矩、转动惯量等力压力重量、应力、力矩等时间频率计数、统计分布等

5、温度热容量、气体速度等光光通量与密度、光谱分布等表3 部分按工作原理分类的传感器工作原理传感器举例电阻式电位器式、应变式、压阻式等电感式差动电感、差动变压器、电涡流式等热电式 热电偶、热电阻、热敏电阻等电势式 电磁感应式、压电元件、霍尔元件等3、 传感器的性能指标（1） 量程和范围量程是指测量上限和下限的代数差；范围是指仪表能按规定精确度进行测量的上限和下限的区间。例如一个位移传感器的测量下限是-5mm，测量上限是+5mm，则这个传感器的量程为5-（-5）=10mm，测量范围是-5mm5mm。（2） 线性度 传感器的输入-输出关系曲线与其选定的拟合直线之间的偏差。（3） 重复性 传感器在同一工

6、作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次测量时，所得特性曲线间的一致程度。（4） 滞环 传感器在正向（输入量增大）和方向（输入量减小）行程过程中，其输出输入特性的不重合程度。（5） 灵敏度 传感器输出的变化值与相应的被测量的变化值之比。（6） 分辨力传感器在规定测量范围内，可能检测出的被测信号的最小增量。（7） 静态误差 传感器在满量程内，任一点输出值相对理论值的偏离程度。（8） 稳定性 传感器在室温条件下，经过规定的时间间隔后，其输出与起始标定时的输出之间的差异。（9） 漂移 在一定时间间隔内，传感器在外界干扰下，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。由于传

7、感器所测量的非电量有不随时间变化或变化很缓慢的，也有随时变化较快的，所以传感器的性能指标除上面介绍的静态特性所包含的各项指标外，还有动态特性，它可以从阶跃响应和频率响应两方面来分析。三、电阻式传感器1、定义：电阻式传感器是利用电阻元件把被测的物理量，如力、位移、形变及加速度等的变化，交换成电阻阻值的变化，通过对电阻阻值的测量达到测量该物理量的目的。2、分类：电阻式传感器主要可分为电位器式电阻传感器和应变式电阻传感器。前者适宜于被测对象参数变化较大的场合，后者工作于电阻值变化甚小的情况，灵敏度较高。四、热电偶1、热电效应两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起，组成一个闭合回路。当两接点温度不等时

8、，回路中就会产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，该电动势称为热电动势。2、热电偶的基本定律 （1）中间导体定律。在A、B材料组成的热电偶回路中接入第三种导体C,只要引入的第三种导体两端温度相同，则此导体的引入不会改变电动势Eab（T，T0）大小。这个规律称中间导体定律。 （2）标准电极定律。如果两种导体（A和B）分别与第三种导体（C）组成热电偶所产生的热电动势已知，则由这两个导体（A，B）组成的热电偶产生的热电动势可由下述标准电极定律来确定：EAB（T，T0）= EAC（T，T0）-EBC（T，T0） 由此可见，任意几个热电极与一标准电极组成热电偶产生的热电动势已知时，就可以很方便地求出这些热电极彼此任意组合时的热电动势。-