特性第2章传感器的一般特性第1页，共27页，星期日，2025年，2月5日被测量（非电量）敏感元件转换元件信号调理转换电路辅助电源（非电量）（电量）输出信号【输入信号】第2页，共27页，星期日，2025年，2月5日二、传感器的静态特性1、测量范围（YFS)2、线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间的实际关系曲线偏离直线的程度，又称为非线性误差。①非线性误差的数学描述：－输出量与输入量实际曲线与拟合直线之间的最大偏差；－输出满量程值。第3页，共27页，星期日，2025年，2月5日②几种直线拟合方法理论拟合过零旋转拟合端点连线拟合端点平移拟合第4页，共27页，星期日，2025年，2月5日3、迟滞性传感器在正向（输入量增大）行程和反向（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象称为迟滞。迟滞性的数学描述yxXFSYFSydyiΔmaxΔmax——正反行程输出值间的最大差值。第5页，共27页，星期日，2025年，2月5日4、重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时,所得特性曲线不一致的程度(波动性）。①重复性用极限误差表示的数学描述－输出最大不重复误差；－输出满量程值。xyXFSYFS第6页，共27页，星期日，2025年，2月5日②重复性用最大偏差表示的数学描述：标准偏差的估计值第7页，共27页，星期日，2025年，2月5日5、灵敏度(S)灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx的比值①灵敏度的数学描述：②线性传感器：S为常量，灵敏度就是它的静态特性的斜率。③非线性传感器:S为变量，灵敏度就是它某一工作点切线的斜率。第8页，共27页，星期日，2025年，2月5日6、分辨力描述传感器可以感受到的被测量最小变化的能力。YX传感器分辨力可用表示。或者第9页，共27页，星期日，2025年，2月5日7、温度稳定性传感器对于某一设定的输入量，当环境温度变化时，输出量会发生变化，这种变化体现了传感器的温度不稳定性。温度稳定性用温度系数表示的数学描述：Y1和Y2表示温度为T1和T2的输出值。第10页，共27页，星期日，2025年，2月5日三、传感器的动态模型在动态信号(随时间变化的输入信号）作用下，描述传感器输出与输入量间的一种函数关系。1、用微分方程描述的动态模型2、用传递函数描述的动态模型拉氏变换第11页，共27页，星期日，2025年，2月5日四、传感器的动态特性：传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性。1、动态特性的时域分析－瞬态响应法
①关于激励信号阶跃函数、斜坡函数、脉冲函数等。最常以传感器的单位阶跃响应来评价传感器的动态性能指标。单位阶跃信号0t≤01t0x(t)=XtA第12页，共27页，星期日，2025年，2月5日②一阶传感器的单位阶跃响应微分方程一阶传感器的传递函数：第13页，共27页，星期日，2025年，2月5日传感器输出的拉氏变换为一阶传感器的单位阶跃响应信号第14页，共27页，星期日，2025年，2月5日：最大偏离量：延滞时间：上升时间：峰值时间：响应时间阶跃响应第15页，共27页，星期日，2025年，2月5日2、动态特性的频域分析－频率响应法（稳态响应法）①关于激励信号通常利用正弦函数。②一阶传感器的频率响应频率特性表达式幅频特性第16页，共27页，星期日，2025年，2月5日相频特性第17页，共27页，星期日，2025年，2月5日微分方程传递函数?二阶传感器的频率响应——传感器的固有频率——传感器的阻尼比第18页，共27页，星期日，2025年，2月5日第19页，共27页，星期日，2025年，2月5日特性