传感器的特性及标定PPT讲稿.ppt

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1、传感器的特性及标定第1页，共54页，编辑于2022年，星期四 传感器所测量的物理量基本上有两种形式：一种是传感器所测量的物理量基本上有两种形式：一种是稳态稳态（静态或准静态）的形式，这（静态或准静态）的形式，这种形式的信号不随时间变化（或变化很缓慢）；另一种是种形式的信号不随时间变化（或变化很缓慢）；另一种是动态动态（周期变化或瞬态）的形（周期变化或瞬态）的形式，这种形式的信号是随时间而变化的。式，这种形式的信号是随时间而变化的。由于输入物理量形式不同，传感器所表现出来的输出由于输入物理量形式不同，传感器所表现出来的输出输入特性也不同，因输入特性也不同，因此存在所谓静态特性和动态特性。不同传感

2、器有着不同的内部参数，它们的静态此存在所谓静态特性和动态特性。不同传感器有着不同的内部参数，它们的静态特性和动态特性也表现出不同的特点，对测量结果的影响也就各不相同。特性和动态特性也表现出不同的特点，对测量结果的影响也就各不相同。一个高精度传感器，必须同时具有良好的静态特性和动态特性，这样它一个高精度传感器，必须同时具有良好的静态特性和动态特性，这样它才能完成对信号的（或能量）无失真的转换。才能完成对信号的（或能量）无失真的转换。以一定等级的仪器设备为依据，对传感器的动、静态特性进行实验检测，这以一定等级的仪器设备为依据，对传感器的动、静态特性进行实验检测，这个过程称为传感器的动、静态标定。本

3、章讨论传感器的特性及标定。个过程称为传感器的动、静态标定。本章讨论传感器的特性及标定。第2页，共54页，编辑于2022年，星期四2.1 2.1 传感器的静态特性传感器的静态特性 2.1.1 2.1.1 线性度线性度 如果理想的输出（如果理想的输出（y y）输入（输入（x x）关系是一条直线，即）关系是一条直线，即y y=a a0 0 x x，那么称这种关系为线性输，那么称这种关系为线性输出出输入特性。已知直线上两点即可确定其余各点。输入特性。已知直线上两点即可确定其余各点。1.1.非非线线性性输输出出输输入特性入特性 传传感器的感器的输输出出输输入特性是非入特性是非线线性的，在静性的，在静态态

4、情况下，如果不考情况下，如果不考虑虑滞后和蠕滞后和蠕变变效效应应，输输出出输输入特性入特性总总可以用如下多可以用如下多项项式来逼近式来逼近 式中式中 x x 输输入信号；入信号；y y 输输出信号；出信号；a a0 0零位零位输输出；出；a a1 1传传感器感器线线性灵敏度；性灵敏度；a a2 2，a a3 3，a an n非非线线性性系系数数。对对于于已已知知的的输输出出输输入入特特性性曲曲线线，非非线线性性系系数数可可由由待待定定系系数数法求得。法求得。第3页，共54页，编辑于2022年，星期四多多项项式代数方程的四种情况式代数方程的四种情况:（1 1）理想线性特性见图（）理想线性特性见图

5、（a a）。当）。当 时，时，（2 2）输出）输出-输入特性方程仅有奇次非线性项如图（输入特性方程仅有奇次非线性项如图（b b）所示，即）所示，即 具有这种特性的传感器，在靠近原点的相当大范围内，输出输入具有这种特性的传感器，在靠近原点的相当大范围内，输出输入特性基本上呈线性关系。并且，当大小相等而符号相反时，特性基本上呈线性关系。并且，当大小相等而符号相反时，y y也大小相等而符号相反也大小相等而符号相反,相对坐标相对坐标原点对称，即原点对称，即（3 3）输输出出-输输入特性非入特性非线线性性项仅项仅有偶次有偶次项项，见图见图（c c），即），即 具具有有这这种种特特性性的的传传感感器器，其

6、其线线性性范范围围窄窄，且且对对称称性性差差，即即 。但但用用两两个个特特性性相相同同的的传传感感器器差差动动工作，即能有效地消除非工作，即能有效地消除非线线性性误误差。差。（4 4）输输出出-输输入特性有奇次入特性有奇次项项，也有偶次，也有偶次项项，见图见图（d d）。）。第4页，共54页，编辑于2022年，星期四2 2非线性特性的非线性特性的“线性化线性化”在在实际实际使用非使用非线线性特性性特性传传感器感器时时，如果非，如果非线线性性项项次不高，在次不高，在输输入量不大的条件入量不大的条件下，可以用下，可以用实际实际特性曲特性曲线线的切的切线线或割或割线线等直等直线线来近似地代表来近似地

7、代表实际实际特性曲特性曲线线的一段，如的一段，如图图所示，所示，这这种方法称种方法称为传为传感器的非感器的非线线性特性的性特性的线线性化。所采用的直性化。所采用的直线线称称为拟为拟合直合直线线。图2.2输入输出特性的非线性特性的线性化第5页，共54页，编辑于2022年，星期四 线线性度性度传传感器的感器的实际实际特性曲特性曲线线与与拟拟合直合直线线不吻合的程度。不吻合的程度。相相对误对误差差表示表示“线线性度性度”的大小，即的大小，即传传感器的感器的实际实际特性曲特性曲线线与与拟拟合直合直线线之之间间的最大偏的最大偏差的差的绝对值对满绝对值对满量程量程输输出之比出之比为为 式中式中 e el

8、l 非非线线性性误误差（差（线线性度）；性度）；实际实际特性曲特性曲线线与与拟拟合直合直线线之之间间的最大偏差的最大偏差值值；y yFS FS 满满量程量程输输出。出。第6页，共54页，编辑于2022年，星期四 非非线线性性误误差差是是以以拟拟合合直直线线作作基基准准直直线线计计算算出出来来的的，基基准准线线不不同同，计计算算出出来来的的线线性性度度也也不不相相同同。因因此此，在在提提到到线线性性度度或或非非线线性性误误差差时时，必，必须说须说明其依据了怎明其依据了怎样样的基本直的基本直线线。拟拟合直合直线线的几种常的几种常见见方法有：方法有：1）最佳平均直）最佳平均直线线与独立与独立线线性度

9、；性度；2 2）端点直）端点直线线和端点和端点线线性度；性度；3 3）端点直）端点直线线平移平移线线；4）最最小小二二乘乘法法直直线线和和最最小小二二乘乘法法线线性性度度。详详见见教教科科书书P P（881010）。）。第7页，共54页，编辑于2022年，星期四2.1.2 2.1.2 灵敏度灵敏度 线线性性传传感感器器的的校校准准线线的的斜斜率率就就是是静静态态灵灵敏敏度度，它它是是传传感感器器的的输输出出量量变变化化和和输输入入量量变变化之比，即化之比，即 式中式中 k kn n静静态态灵敏度。灵敏度。如如位位移移传传感感器器，当当位位移移量量D Dx x为为l lm mm m，输输出出量量

10、D Dy y为为0.2mV0.2mV时时 ，灵灵敏敏度度k kn n为为0.2mV/0.2mV/m mm m。非非线线性性传传感感器器的的灵灵敏敏度度通通常常用用拟拟合合直直线线的的斜斜率率表表示示。非非线线性性特特别别明明显显的的传传感感器器，其其灵灵敏敏度度可可用用d dy/y/d dx x表表示示，也也可可用用某某一一小小区区域域内内拟拟合合直直线线的的斜斜率率表表示。示。第8页，共54页，编辑于2022年，星期四 2.1.3 2.1.3 迟滞迟滞 迟迟滞滞表表示示传传感感器器在在输输入入值值增增长长的的过过程程中中（正正行行程程）和和减减少少的的过过程程中中（反反行行程程），同同一一输

11、输入入量量输输入入时时，输输出出值值的的差差别别，如如图图所所示示，它它是是传传感感器器的的一一个个性性能能指指标标。该该指指标标反反映映了了传传感感器器的的机机械械部部件件和和结结构构材材料料等等存存在在的的问问题题，如如轴轴承承摩摩擦擦、灰灰尘尘积积塞塞、间间隙隙不不适适当当、螺螺钉钉松松动动、元元件件磨磨损损（或或碎碎裂裂）以以及及材材料料的的内内部部摩摩擦擦等等。迟迟滞滞的的大大小小通通常常由由整整个个检检测测范范围围内的最大内的最大迟迟滞滞值值D Dmax与理与理论满论满量程量程输输出之比的百分数表示，即出之比的百分数表示，即第9页，共54页，编辑于2022年，星期四 2.1.4 2

12、.1.4 重复性重复性 传传感感器器的的输输入入量量按按同同一一方方向向作作多多次次变变化化时时，我我们们发发现现，各各次次检检测测所所得得的的输输出出输输入入特特性性曲曲线线往往往往不不重重复复，如如图图所所示示。产产生生不不重重复复的的原原因因和和产产生生迟迟滞滞的的原原因因相相同同。重重复复性性误误差差e eR R通通常常用用输输出最大不重复出最大不重复误误差差D Dmax与与满满量程量程输输出出y yFSFS之比的百分数表示，即之比的百分数表示，即 式中式中 D DmaxD D1max与与D D2max两数两数值值之中的最大者；之中的最大者；D D1max正行程多次正行程多次测测量的各

13、个量的各个测试测试点点输输出出值值之之间间的最大偏差；的最大偏差；D D2max反行程多次反行程多次测测量的各个量的各个测试测试点点输输出出值值之之间间的最大偏差。的最大偏差。第10页，共54页，编辑于2022年，星期四 不不重重复复误误差差是是属属于于随随机机误误差差性性质质的的，校校准准数数据据的的离离散散程程度度是是与与随随机机误误差差的的精精度相关的，度相关的，应应根据根据标标准偏差来准偏差来计计算重复性指算重复性指标标。重复性。重复性误误差差e eR R又可按下式来表示又可按下式来表示 式中式中 标标准偏差。准偏差。服从正服从正态态分布分布误误差，可以根据差，可以根据贝赛贝赛尔尔公式

14、来公式来计计算算 式中式中y yi i 测测量量值值；测测量量值值的算的算术术平均平均值值；n n 测测量次数。量次数。第11页，共54页，编辑于2022年，星期四 分辨力与阈值分辨力与阈值 分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。该值与满量程输入值之比的百分数称为分辨率。阈值是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。稳定性稳定性 稳定性又称长期稳定性，即传感器在长时间内保持其原性能的能力。漂移漂移 漂移是指在一定时间间隔内，传感器的输出存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。漂移常包括零点漂移和灵敏度漂移。零点漂移或灵敏度漂移又可分为时

15、间漂移和温度漂移，又称时漂和温漂。第12页，共54页，编辑于2022年，星期四 传感器无输入(或某一输入值不变)时，每隔一定时间，其输出值偏离原始值的最大偏差与满量程的百分比，即为零漂。温度每升高1，传感器输出值的最大偏差与满量程的百分比，称为温漂。第13页，共54页，编辑于2022年，星期四2.2 2.2 传感器的动态特性传感器的动态特性动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的相应特性。动态特性好的传感器，其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化曲线一致或者相近标准输入：正弦变化和阶跃变化第14页，共54页，编辑于2022年，星期四2.2.l 2.2.l 传感器动态特性的数学模型传感器动

16、态特性的数学模型线性常系数微分方程线性常系数微分方程 输入信号输入信号 输出信号。输出信号。a ai i、b bi i 决定于传感器的某些物理参数（除决定于传感器的某些物理参数（除b b0 00 0 外，通常外，通常 ）。）。叠加性：不同信号可分别计算再相加叠加性：不同信号可分别计算再相加 频率保持性：输入输出信号频率相同频率保持性：输入输出信号频率相同 第15页，共54页，编辑于2022年，星期四常见的传感器，其物理模型通常可分别用零阶、常见的传感器，其物理模型通常可分别用零阶、一阶和二阶的常微分方程描述其输出一阶和二阶的常微分方程描述其输出输入动态输入动态特性。特性。零阶传感器零阶传感器

17、一阶传感器一阶传感器二阶传感器二阶传感器第16页，共54页，编辑于2022年，星期四 理论上讲，由理论上讲，由传感器动态特性的数学模型传感器动态特性的数学模型可以可以计算出传感器的输入与输出的关系，但是对于一个计算出传感器的输入与输出的关系，但是对于一个复杂的系统和复杂的输入信号，采用复杂的系统和复杂的输入信号，采用传感器动态传感器动态特性的数学模型特性的数学模型求解很困难。因此，在信息论和求解很困难。因此，在信息论和控制论中，通常采用一些足以反映系统动态特性的控制论中，通常采用一些足以反映系统动态特性的函数，将系统的输出与输入联系起来。这些函数有函数，将系统的输出与输入联系起来。这些函数有传

18、递函数、频率响应函数和脉冲响应函数等。传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数等。第17页，共54页，编辑于2022年，星期四2.2.22.2.2算子符号法与传递函数算子符号法与传递函数1.1.算子符号法算子符号法用算子用算子D D代表代表 d/dd/dt t，第18页，共54页，编辑于2022年，星期四2.传递函数：初始值均为零时，输出的拉氏变换和输入的拉氏变换之比第19页，共54页，编辑于2022年，星期四传递函数反映传感器本身，与x(t)无关相同传递函数可以表征不同物理量传递函数是通过实验求得Y.X.H三者知二得三串联相乘，并联相加第20页，共54页，编辑于2022年，星期四2.2.32.2

19、.3频率响应函数频率响应函数：初始值均为零时，输出的傅立叶变换初始值均为零时，输出的傅立叶变换和输入的傅立叶变换之比，是在频域中对系统传递信息特性的和输入的傅立叶变换之比，是在频域中对系统传递信息特性的描述描述傅立叶变换傅立叶变换A A表示输出量幅值与输入量幅值之比相对于信号频率的关系，称为幅频特性表示输出量幅值与输入量幅值之比相对于信号频率的关系，称为幅频特性 表示输出量与输入量的相位差比相对于信号频率的关系，称为相频特性表示输出量与输入量的相位差比相对于信号频率的关系，称为相频特性。第21页，共54页，编辑于2022年，星期四2.2.42.2.4动态响应特性动态响应特性1.1.正弦输入时的

20、频率响应正弦输入时的频率响应 一阶系统一阶系统第22页，共54页，编辑于2022年，星期四 时间常数越小，频率响应特性越好。时间常数越小，频率响应特性越好。第23页，共54页，编辑于2022年，星期四二阶系统二阶系统第24页，共54页，编辑于2022年，星期四第25页，共54页，编辑于2022年，星期四为为了使了使测试结测试结果能精确地再果能精确地再现现被被测测信号的波形，在信号的波形，在传传感器感器设计时设计时，必，必须须使其阻尼比使其阻尼比 ，固，固有有频频率率w w0至少至少应应大于被大于被测测信号信号频频率率w w的的35倍，即倍，即w w0(35)w w。第26页，共54页，编辑于2

21、022年，星期四第27页，共54页，编辑于2022年，星期四2.2.阶跃信号输入时的阶跃响应阶跃信号输入时的阶跃响应一阶系统一阶系统第28页，共54页，编辑于2022年，星期四二阶系统的阶跃响应二阶系统的阶跃响应 在在 的情形下，阶跃信号输入时的输出信号为衰减振荡，的情形下，阶跃信号输入时的输出信号为衰减振荡，其振荡角频率（阻尼振荡角频率）为其振荡角频率（阻尼振荡角频率）为 ；幅值按指数衰减，；幅值按指数衰减，越大，越大，即阻尼越大，衰减越快。即阻尼越大，衰减越快。第29页，共54页，编辑于2022年，星期四第30页，共54页，编辑于2022年，星期四在一定的在一定的x x 值下，欠阻尼系统比

22、临界阻尼系统更快地达到稳态值；过阻值下，欠阻尼系统比临界阻尼系统更快地达到稳态值；过阻尼系统反应迟钝，动作缓慢，所以系统通常设计成欠阻尼系统，尼系统反应迟钝，动作缓慢，所以系统通常设计成欠阻尼系统，x x 取值取值为为0.60.8。第31页，共54页，编辑于2022年，星期四二阶系统的阶跃响应特性二阶系统的阶跃响应特性tdtrtpppts00.100.500.901.00y(t)t 上升时间，响应时间，是表征仪表（或系统）的响应速度性上升时间，响应时间，是表征仪表（或系统）的响应速度性能参数；超调量，衰减度是表征仪表（或系统）的稳定性能参数；超调量，衰减度是表征仪表（或系统）的稳定性能参数。通

23、过这两个方面就完整地描述了仪表（或系统）能参数。通过这两个方面就完整地描述了仪表（或系统）的动态特性。的动态特性。第32页，共54页，编辑于2022年，星期四 上升时间上升时间上升时间上升时间t t t tr r r r：A A A A响应曲线从稳态值响应曲线从稳态值响应曲线从稳态值响应曲线从稳态值10%90%10%90%10%90%10%90%所需要的时间。所需要的时间。所需要的时间。所需要的时间。B B响应曲线从稳态值响应曲线从稳态值响应曲线从稳态值响应曲线从稳态值5%95%5%95%5%95%5%95%所需要的时间。所需要的时间。所需要的时间。所需要的时间。C C C C响应曲线从零到第

24、一次到达稳态值所需要的时间。响应曲线从零到第一次到达稳态值所需要的时间。响应曲线从零到第一次到达稳态值所需要的时间。响应曲线从零到第一次到达稳态值所需要的时间。对有振荡的传感器常用对有振荡的传感器常用对有振荡的传感器常用对有振荡的传感器常用C C C C，对无振荡的传感器常用，对无振荡的传感器常用，对无振荡的传感器常用，对无振荡的传感器常用A A A A。第33页，共54页，编辑于2022年，星期四响应时间响应时间响应时间响应时间t ts s s s：响响应应曲曲线线衰衰减减到到稳稳态态值值之之差差不不超超过过5%5%5%5%或或或或2%2%2%2%时时时时所需要的时间。所需要的时间。所需要的

25、时间。所需要的时间。有时称过渡过程时间。有时称过渡过程时间。有时称过渡过程时间。有时称过渡过程时间。最大超调量最大超调量 p p p p：响应曲线偏离阶跃曲线的最大值。响应曲线偏离阶跃曲线的最大值。响应曲线偏离阶跃曲线的最大值。响应曲线偏离阶跃曲线的最大值。当稳态值为当稳态值为当稳态值为当稳态值为1 1 1 1，则最大百分比超调量为：，则最大百分比超调量为：，则最大百分比超调量为：，则最大百分比超调量为：第34页，共54页，编辑于2022年，星期四衰减度 衰减度 用来描述瞬态过程中振荡幅值衰减的速度，定义为：其中 为出现一个周期后的 值。如果 ，则 表示衰减度很快，该系统很稳定，振荡很快停止。

26、第35页，共54页，编辑于2022年，星期四 频域分析和时域分析都可用来描述传感器的动态特性，他们之间存在一定的内在联系。实际使用过程中常用不同频率的正弦信号去作用传感器，通过观测稳态时相应的幅值和相位就可以得到较为准确的动态特性。第36页，共54页，编辑于2022年，星期四传感器的选择1.测量方式测量方式2.灵敏度：灵敏度：越高越好，但过高容易混入噪声3.响应特性响应特性：要求在所测频率范围内尽量保持不失真测量条件。4.线性范围：线性范围：任何传感器都有一定的线性范围，在此范围内输出 与输入成比例关系。5.稳定性：稳定性：表示传感器在长期使用后其输出特性不发生变化的特 性。6.精确度：精确度

27、：表示输出量与输入量的对应程度。第37页，共54页，编辑于2022年，星期四2.3 2.3 传感器的标定传感器的标定目的：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使目的：通过各种试验建立传感器的输入量与输出量之间的关系，确定传感器在不同使用条件下的误差关系。用条件下的误差关系。主要指标：静态响应特性、动态响应特性、环境特性主要指标：静态响应特性、动态响应特性、环境特性方法：利用一定等级的仪器及设备产生已知的非电量（如标准压力、加速度、位方法：利用一定等级的仪器及设备产生已知的非电量（如标准压力、加速度、位移等）作为输入量，输入至待标定的传感器中，得到传感器的输出量；然

28、后将传移等）作为输入量，输入至待标定的传感器中，得到传感器的输出量；然后将传感器的输出量与输入量作比较，从而得到一系列曲线（称为标定曲线）；通过对感器的输出量与输入量作比较，从而得到一系列曲线（称为标定曲线）；通过对曲线的分析处理，得到其动静态特性的过程。曲线的分析处理，得到其动静态特性的过程。第38页，共54页，编辑于2022年，星期四2.3.1 2.3.1 传感器的静态特性标定传感器的静态特性标定 传传感感器器的的静静态态标标定定主主要要是是检检验验、测测试试传传感感器器的的静静态态特特性性指指标标，如如静静态态灵灵敏敏度度、非非线线性性、迟迟滞滞、重重复复性性等等。静静态态特特性性标标定

29、定的的标标准准是是在在静静态态标标准准条条件件下下进进行行的的。静静态态标标准准条条件件是是指指没没有有加加速速度度、振振动动、冲冲击击（除除非非这这些些量量本本身身就就是是被被测测物物理理量量）；环环境境温温度度一一般般为为205205；相相对对湿湿度度不不大大于于8585；大气压力为；大气压力为101.38 kPa101.38 kPa时的情况。时的情况。第39页，共54页，编辑于2022年，星期四静态特性标定的方法标定过程步骤：（1）将传感器全量程（测量范围）分成若干等间距点；（2）根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点的输入标准量值，并记录下与各输入值相对应的输出值；（3）将输入值

30、由大到小一点一点的减少，同时记录下与各输入值相对应的输出值；（4）按（2）、（3）所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出输入测试数据用表格列出或画成曲线；（5）对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。第40页，共54页，编辑于2022年，星期四1.压力传感器的静态标定标定设备标定设备：液体压力计、活塞式液体压力计、活塞式压力计和压力定点方法。压力计和压力定点方法。活塞式压力计是基于帕斯卡原活塞式压力计是基于帕斯卡原理和平衡原理进行工作的。理和平衡原理进行工作的。标定方法标定方法：加载法和卸载法加载法和卸载法 注

31、：不同原理的传感器，配用不注：不同原理的传感器，配用不同的二次仪表。同的二次仪表。第41页，共54页，编辑于2022年，星期四2 2加速度传感器的静态标定加速度传感器的静态标定 加加速速度度传传感感器器的的静静态态标标定定可可采采用用离离心心校校准准技技术术，其其原原理理如如图图所所示示。设设被被校校传传感感器器敏敏感感质质量量距距离离心心机机回回转转中中心心距距离离为为r r，当当离心机旋转时，传感器惯性质量承受的离心加速度为离心机旋转时，传感器惯性质量承受的离心加速度为 ,用遥测方式引出信号，这就是离心静态校准的基本原理。用遥测方式引出信号，这就是离心静态校准的基本原理。第42页，共54页

32、，编辑于2022年，星期四2.3.2 2.3.2 传感器的动态标定传感器的动态标定 传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应特性即频率响应、时间常数、固有频率、和阻尼比等。特性即频率响应、时间常数、固有频率、和阻尼比等。1 1压力传感器的动态标定压力传感器的动态标定 压力传感器的动态标定方法有正弦激励法、半正压力传感器的动态标定方法有正弦激励法、半正弦激励（落球、落锤冲击）法和阶跃压力激励法。上弦激励（落球、落锤冲击）法和阶跃压力激励法。上述三种方法是目前标定压力传感器的主要方法。本节述三种方法是目前标定压力传感器的主要方法。本节仅介绍用激波管产生阶

33、跃压力信号的方法。它具有压仅介绍用激波管产生阶跃压力信号的方法。它具有压力幅值范围宽、频率范围广、便于分析研究和数据处力幅值范围宽、频率范围广、便于分析研究和数据处理的特点。理的特点。第43页，共54页，编辑于2022年，星期四第44页，共54页，编辑于2022年，星期四第45页，共54页，编辑于2022年，星期四侧装传感器感受入射激波的阶跃压力安装在低压端面的传感器感受反射激波的阶跃压力Ma为激波的马赫数，由测速系统决定。第46页，共54页，编辑于2022年，星期四传感器的动态参数确定方法 传感器对阶跃压力的响应曲线是输出压力与时间的关系曲线，所以又称为时域曲线。若传感器振荡周期Td是稳定的

34、，而且振荡幅度有规律地单调减小，则传感器（或测压系统）可以近似地看成是二阶系统。只要能得到传感器的无阻尼固有频率和阻尼比，那 么传感器的幅频特性和相频特性可分别表示为第47页，共54页，编辑于2022年，星期四2 2加速度传感器灵敏度的标定加速度传感器灵敏度的标定校校准准方方法法通通常常有有绝绝对对校校准准法法和和比比较较校校准准法法。绝绝对对法法常常用用于于标标定定高高精度传感器或标准传感器，而工程中最常用的是比较校准方法。精度传感器或标准传感器，而工程中最常用的是比较校准方法。加加速速度度传传感感器器的的灵灵敏敏度度是是指指它它所所承承受受的的加加速速度度与与所所产产生生电电量量的的比比值

35、值。对对压压电电加加速速度度传传感感器器，通通常常以以 pCspCs2 2/m/m（或或pC/pC/g g）和和mVsmVs2 2/m/m（或或 mV/mV/g g）表表示示，前前者者称称为为电电荷荷灵灵敏敏度度，后后者者为为电电压压灵灵敏度。敏度。第48页，共54页，编辑于2022年，星期四1）加速度传感器灵敏度的绝对法标定 振幅测量法是各国进行绝对校准的主要方法。它是通过一套标准装置激励被标定的加速度传感器，测出被标定传感器的输出电量和激励设备的振动频率与振幅，再计算出被标定传感器的灵敏度，即被校传感器输出电压（峰值）；激励设备振动频率；激励设备振幅；激励设备振动加速度，第49页，共54页

36、，编辑于2022年，星期四第50页，共54页，编辑于2022年，星期四2 2）加速度传感器灵敏度的比较法标定）加速度传感器灵敏度的比较法标定 第51页，共54页，编辑于2022年，星期四传感器的使用一一 线性化及补偿线性化及补偿1.对输入-输出特性进行补偿，也成为线性化处理。2.在输出量包含有被测物理量以外的因素时，必须对这些物理量进行校正。二二 抗干扰技术抗干扰技术屏蔽、接地、浮置、滤波、光电耦合等屏蔽、接地、浮置、滤波、光电耦合等第52页，共54页，编辑于2022年，星期四3 3补偿与修正技术补偿与修正技术 补偿与修正技术的运用大致针对两种情况：针对传感器本身特性针对传感器本身特性 针对传

37、感器的工作条件或外界环境针对传感器的工作条件或外界环境 对于传传感感器器特特性性，找出误差的变化规律，或者测出其大小和方向，采用适当的方法加以补偿或修正。针对传感器工作条件或外界环境传感器工作条件或外界环境进行误差补偿，也是提高传感器精度的有力技术措施。不少传感器对温度敏感，由于温度变化引起的误差十分可观。为了解决这个问题，必要时可以控制温度，搞恒温装置，但往往费用太高，或使用现场不允许。而在传感器内引入温度误差补偿又常常是可行的。这时应找出温度对测量值影响的规律，然后引入温度补偿措施。补偿与修正，可以利用电子线路（硬件）来解决，也可以采用微型计算机通过软件来实现。第53页，共54页，编辑于2

38、022年，星期四4 4屏蔽、隔离与干扰抑制屏蔽、隔离与干扰抑制 传感器大都要在现场工作，现场的条件往往是难以充分预料的，有时是极其恶劣的。各种外界因素要影响传感器的精度与各有关性能。为了减小测量误差，保证其原有性能，就应设法削弱或消除外界因素对传感器的影响。其方法有：u 减小传感器对影响因素的灵敏度u 降低外界因素对传感器实际作用的程度对于电磁干扰，可以采用屏蔽屏蔽、隔离隔离措施，也可用滤波滤波等方法抑制。对于如温度、湿度、机械振动、气压、声压、辐射、甚至气流等，可采用相应的隔离措施，如隔热、密封、隔振等，或者在变换成为电量后对干扰信号进行分离或抑制，减小其影响。第54页，共54页，编辑于2022年，星期四