传感器的静态特性

传感器静态特性的一般知识

传感器作为感受被测量信息的器件，总是希望它能按照一定的规律输出有用信号，因此需要研究其输出――输入的关系及特性，以便用理论指导其设计、制造、校准与使用。理论和技术上表征输出――输入之间的关系通常是以建立数学模型来体现，这也是研究科学问题的基本出发点。由于传感器可能用来检测静态量(即输入量是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量是随时间而变化的量)，理论上应该用带随机变量的非线性微分方程作为数学模型，但这将在数学上造成困难。由于输入信号的状态不同，传感器所表现出来的输出特性也不同，所以实际上，传感器的静、动态特性可以分开来研究。因此，对应于不同性质的输入信号，传感器的数学模型常有动态与静态之分。由于不同性质的传感器有不同的内在参数关系(即有不同的数学模型)，它们的静、动态特性也表现出不同的特点。在理论上，为了研究各种传感器的共性，本节根据数学理论提出传感器的静、动态两个数学模型的一般式，然后，根据各种传感器的不同特性再作以具体条件的简化后给予分别讨论。应该指出的是，一个高性能的传感器必须具备有良好的静态和动态特性，这样才能完成无失真的转换。

1. 传感器静态特性的方程表示方法

静态数学模型是指在静态信号作用下(即输入量对时间t 的各阶导数等于零)得到的数学模型。传感器的静态特性是指传感器在静态工作条件下的输入输出特性。所谓静态工作条件是指传感器的输入量恒定或缓慢变化而输出量也达到相应的稳定值的工作状态，这时，输出量为输入量的确定函数。若在不考虑滞后、蠕变的条件下，或者传感器虽然有迟滞及蠕变等但仅考虑其理想的平均特性时，传感器的静态模型的一般式在数学理论上可用n 次方代数方程式来表示，即

2n 012n y a a x a x a x =+++?+ （1-2）

式中 x ――为传感器的输入量，即被测量；

y ――为传感器的输出量，即测量值；

0a ――为零位输出；

1a ――为传感器线性灵敏度；

2a ，3a ，…，n a ――为非线性项的待定常数。

0a ，1a ，2a ，3a ，…，n a ――决定了特性曲线的形状和位置，一般通过传感器的校

准试验数据经曲线拟合求出，它们可正可负。

在研究其特性时，可先不考虑零位输出，根据传感器的内在结构参数不同，它们各自可

能含有不同项数形式的数学模型，理论上为了研究方便，式(1-2)可能有以下四种情况，如图1-7所示，这种表示输出量与输入量之间的关系曲线称为特性曲线。

(1) 理想的线性特性通常是所希望的传感器应具有的特性，只有具备这样特性才能正确无误地反映被测的真值，这时，传感器的数学模型如图1-7（a ）所示。由图1-7(a)有

0230n a a a a =====L

因此得到

1y a x =

因为直线上任何点的斜率均相等，所以传感器的灵敏度为

1y S a x

===常数 (2) 仅有偶次非线性项，如图1-7(c)所示。其数学模型为

24124y a x a x a x =+++L

方程仅包含一次方项和偶次方项，因为它没有对称性，所以线性范围较窄。一般传感器设计很少采用这种特性。通常，实际特性可能不过零点。

(3) 仅有奇次非线性，如图1-7(b)所示。其数学模型为

35135y a x a x a x =+++L

具有这种特性的传感器，一般在输入量x 相当大的范围内具有较宽的准线性，这是较接近理想线性的非线性特性，它相对坐标原点是对称的，即()()y x y x -=-，所队它具有相当宽的近似线性范围。通常，实际特性也可能不过零点。

图1-7 传感器的静态特性

351135a y =a x b y =a x+a x +a x +L （）；（）；

2423124123c y =a x+a x +a x +d y =a x+a x +a x +L L （）；（）

(4) 一般情况下传感器的数学模型应包括多项式的所有项数，即

23123y a x a x a x =+++L

如图1-7(d)所示。这是考虑了非线性和随机等因素的一种传感器特性。

当传感器的特性出现了图1-7（b ）、(c)、(d)所示的非线性的情况时，就必须采用线性补偿措施。

传感器及其元部件的静态特性方程除在多数情况下可用代数多项式表示以外，在一些情况下则以非多项式的函数形式来表示更为合适，如双曲线函数、指数函数、对数函数等。

2. 静态特性的曲线表示法

要使传感器和计算机联机使用，传感器的静态特性用数学方程表示是必不可少的，但是，为了直观地、一目了然地看出传感器的静态特性，使用图线（静态特性曲线）来表示静态特性显然是较优越的方式。图线能表示出传感器特性的变化趋势以及何处有最大或最小的输出，何处传感器灵敏度高，何处低。当然，也能通过其特性曲线，粗略地判别出是线性或非线性传感器。作曲线的步骤大体是：图纸选择、坐标分度、描数据点、描曲线、加注解说明。通常，传感器的静态特性曲线可绘在直角坐标中，根据需要，也可以采用对数或半对数坐标。x 轴永远表示被测量，y 轴则永远代表输出量。坐标的最小分格应与传感器的精度级别相应。分度过细，超出传感器的实际精度需要，将会造成曲线的人为起伏，表现出虚假精度和读出无效数字；分度过粗将降低曲线的读数精度，曲线表现得过于平直，可读性大为削弱。图1-8所示为同一特性的三种不同曲线表示。可以看出图1-8(a)分度比较合理，图1-8(b)纵轴分度过细，而图1-8(c)纵轴分度过粗。

图1-8 同一特性不同分度所绘曲线比较

3. 静态特性数据的列表表示法

列表法就是把传感器的输入输出数据按一定的方式顺序排列在一个表格之中。列表的优

点是：简单易行；形式紧凑；各数据易于进行数量上的比较；便于进行其他处理，如绘制曲线、进行曲线拟合、进行插值计算，或求一组数据的差分或差商等。

4. 静态特性的求法

传感器的静态特性主要是通过校准试验来获取的。所谓校准试验，就是在规定的试验条件下，给传感器加上标准的输入量而测出其相应的输出量。在传感器的研制过程中，也可以通过其已知的元部件的静态特性，采用图解法或解析法而求出传感器可能具有的静态特性。

1．5．2 传感器的主要静态性能指标

传感器的静态特性是通过各静态性能指标来表示的，它是衡量传感器静态性能优劣的重要依据。静态特性是传感器使用的重要依据，传感器的出厂说明书中一般都列有其主要的静态性能指标的额定数值。

传感器可完成将某一输入量转换为可用信息，因此，总是希望输出量能不失真的反映输入量。在理想情况下，输出输入给出的是线性关系，但在实际工作中，由于非线性(高次项的影响)和随机变化量等因素的影响，不可能是线性关系。所以，衡量一个传感器检测系统静态特性的主要技术指标有：灵敏度、分辨率、线性度、迟滞（滞环）、重复性，以下分别介绍：

1. 灵敏度(sensitivity)

灵敏度（静态灵敏度）是传感器或检测仪表在稳态下输出量的变化量y ?与输入量的变化量x ?之比，用K 表示，有

y K x

?=? 如果输入输出特性为线性的传感器或仪表，则

x

y K = 如果检测系统的输入输出特性为非线性，则灵敏度不是常数，而是随输入量的变化而改变，应以/dy dx 表示传感器在某一工作点的灵敏度。实际使用中，由于需要外加辅助电源的传感器的输出量与供给传感器的电源电压有关，因此，其灵敏度的表达式往往需要包括电源电压的因素。灵敏度是一个有单位的量，其单位决定于传感器输出量的单位和输入量的单位以及有关的电源电压的单位。

例如：某位移传感器，当电源电压为1V 时，每1mm 位移变化引起的输出电压变化为100mV ，则其灵敏度可表示为100mV/（mm·V ）。

例题：某铂丝热敏传感器。

（1）在小测量温度范围内，铂丝传感器阻值与温度可近似看作线性关系，如图1-9所示。有，

0(1)t R R T α=+

灵敏度为：

0/t K dR dT R α==

其中，0R ――是铂丝传感器在零度时的阻值，

t α――是铂丝传感器的温度系数。

（2）将此铂丝传感器构成电桥进行温度测量，输出电压信号与温度的关系呈非线性关系，如图1-10所示，有：

2012U a a T a T =+-

图1-9 铂丝热敏传感器温度特性 图1-10 铂丝非线性温度特性

其中0a 、1a 、2a 是常数。

灵敏度可表示为：

122dU K a a T dT

=

=- 工程上近似表示为： 1K a =

2. 分辨率

分辨率也称灵敏度阈值，即引起输出量产生可观测的微小变化所需的最小输入量的变化量。因为传感器的输入输出关系不可能都做到绝对连续，有时，输入量开始变化，但输出量

并不随之相应变化，而是输入量变化到一定程度时输出才突然产生一小的阶跃变化。这就出现了分辨率和阈值问题。从微观来看，传感器的特性曲线并不是十分平滑的，而是有许多微小的起伏。当输入量改变x ?时，输出量变化y ?，x ?变小，y ?也变小。但是一般来说，x ?小到某种程度，输出量就不再变化了，这时的x ?就是分辨率或灵敏度阈值。

存在灵敏度阈值的原因有两个。一个是输入的变化量通过传感器内部被吸收，因而反映不到输出端上去。典型的例子是螺丝或齿轮的松动。螺丝和螺帽，齿条和齿轮之间多少都有空隙，如果x ?相当于这个空隙的话，那么x ?是无法传递出去的。又例如，装有轴承的旋转轴，如果不加上能克服轴与轴之间摩擦的力矩的话，轴是不会旋转的。第二个原因是传感器输出存在噪声。如果传感器的输出值比噪声电平小，就无法把有用信号和噪声分开。如果不加上最起码的输入值（这个输入值所产生的输出值与噪声的电平大小相当）是得不到有用的输出值的，该输入值即灵敏度阈值，也叫灵敏阈、门槛灵敏度、或阈值。

对数字显示的测量系统，分辨率是数字显示的最后一位所代表的值。对指针式测量仪表，分辨率与人们的观察能力和仪表的灵敏度有关。举例说明：

（1）数字天平

如图1-11所示的数字天平分辨率是多少？

答：因为对数字显示的测量系统，分辨率是数字显示的最后一位所代表的值。所以，数字天平的分辨率是0.01g 。

（2）已知人们所能观察的指针最小偏移量为0.3mm 。如图1-12所示的指针式称重计的灵敏度S 为10mm/Kg 。则此称重计的分辨率是多少？

答：因为人们所能观察的指针最小偏移量?y ＝0.3mm 。

称重计的灵敏度S ＝10mm/Kg ，所以，分辨率?x ＝?y/S=0.3/10=0.03Kg 。

图1-11 数字天平 图1-12 指针式称重计 3. 线性度

通常为了标定和数据处理的方便，总希望得到线性关系，可采用各种方法如硬件或软件的补偿即进行线性化处理，这样就使得输出不可能丝毫不差的反应被测量的变化，总存在一定的误差（线性或非线性），即使实际是线性关系的特性，测量的线性关系也并不完全与其重合，而常用一条拟合直线近似代表实际的特性曲线。线性度就是用来评价传感器的实际输入输出特性对理论拟合的线性输入输出特性的接近程

度的一个性能指标，即传感器特性的非线性程度的参

数。线性度的定义为：传感器的实测输入输出特性曲线

与理论拟合直线（理想输入输出特性曲线）的最大偏差

对传感器满量程输出之比的百分数表示。线性度也称为

“非线性误差”或“非线性度”。

如图1-13所示，非线性误差（线性度）为：

%100max ??=A

δ 式中 max ?――为实测特性曲线与理想线性曲线间的最大偏差；

A ――为传感器满量程输出平均值；

δ――为非线性误差（线性度）

。 非线性误差（线性度）的大小是以一拟合直线或理想直线作为基准直线计算出来的，基准直线不同，所得出的线性度就不一样，因而不能笼统地提线性度或非线性误差，必须说明其所依据的拟合基准直线，比较传感器线性度好坏时必须建立在相同的拟合方法上。按照所依据的基准直线的不同，线性度可分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等等。

理论线性度：又称绝对线性度，其拟合直线为理论直线，通常取零点作为理论直线的零点，满量程输出100％作为终止点，这两点的连线即为理论直线，所以理论直线与实际测试点无关。优点是简单、方便，但通常是最大偏差max ?很大。

端基线性度：将传感器校准数据的零点输出平均值和满量程输出平均值连成直线（实际特性曲线首、末两端点的连线），作为拟合直线。其方程式为：

y b kx =+

式中，b 和k 分别为截距和斜率。这种方法简单，但最大偏差max ?也很大。

独立线性度：作两条与端基直线平行的直线，使之恰好包围所有的标定点（试验点），图1-13 输入输出特性图

以与二直线等距离的直线作为拟合直线。独立线性度方法也称最佳直线法，其实质就是使实际输出特性相对于所选拟合直线的最大正偏差等于最大负偏差的一条直线作为拟合直线。

最小二乘法线性度：最小二乘法原理是一数学原理，它在误差的数据处理中作为一种数据处理手段。最小二乘法原理就是要获得最可信赖的测量结果，使各测量值的残余误差平方和为最小。在等精度测量和不等精度测量中，之所以用算术平均值或加权算术平均值作为多次测量的结果，是因为它们符合最小二乘法原理。最小二乘法在组合测量的数据处理、实验曲线的拟合及其它多种学科等方面，均获得了广泛的应用。

最小二乘法线性度就是按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和为最小，一般是用式y b kx =+ 来表示最小二乘法拟合直线，式中系数b 和k 可按下述分析求得。

设实际校准测试点有n 个，则第i 个校准数据y i 与拟合直线上相应值之间的残差为。

()i i i y b kx ?=-+

按最小二乘法原理，应使2

1n i

i =?∑最小，故由21n

i i =?∑分别对k 和b 求一阶偏导数并令其等于零，即可求得k 和b ：

由 2[()]0i i y b kx k

?-+=? 2[()]0i i y b kx b

?-+=? 解得 22()i i i i i i n x y x y k n x x ∑-∑?∑=

∑-∑ 222

()i i i i i i i x y x x y b n x x ∑?∑-∑?∑=∑-∑ 式中 12i n x x x x ∑=+++L

12i n y y y y ∑=+++L

1122i i n n x y x y x y x y ∑=+++L

222212i n x x x x ∑=+++L

最小二乘法的拟合精度很高，但校准曲线相对于拟合直线的最大偏差的绝对值并不一定最小，最大正、负偏差的绝对值也不一定相等。

传感器的主要参数特性

传感器的主要参数特性 传感器的种类繁多，测量参数、用途各异．共性能参数也各不相同。一般产品给出的性能参数主要是静态特性利动态特性。所谓静态特性，是指被测量不随时间变化或变化缓慢情况下，传感器输出值与输入值之间的犬系．一般用数学表达式、特性曲线或表格来表示。动态特性足反映传感器随时间变化的响应特性。红外碳硫仪动恋特性好的传感器，其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线相近。一般产品只给出响应时间。 传感器的主要特性参数有： (1)测量范围(量程) 量程是指在正常工种：条件下传感器能够测星的被测量的总范同，通常为上限值与F 限位之差。如某温度传感器的测员范围为零下５０度到+３００度之间。则该传感器的量程为350摄氏度。 (2)灵敏度 传感器的灵敏度是指佑感器在稳态时输出量的变化量与输入量的变化量的比值。通常／d久表示。对于线性传感器，传感器的校准且线的斜率就是只敏度，是一个常量。而非线性传感器的灵敏度则随输入星的不同而变化，在实际应用巾．非线性传感器的灵敏度都是指输入量在一定范围内的近似值。传感器的足敏度越高．俏号处理就越简单。 (3)线性度(非线性误差) 在稳态条件下，传感器的实际输入、输出持件曲线勺理想直线之日的不吻合程度，称为线性度或非线性误差，通常用实际特性曲线与邵想直线之司的最大偏关凸h m2与满量程输出仪2M之比的百分数来表示。该系统的线性度X为 (４)不重复性 z；重复性是指在相同条件下。传感器的输人员技同——方向作全量程多次重复测量，输出曲线的不一致程度。通常用红外碳硫仪3次测量输11j的线之间的最大偏差丛m x与满量程输出值ym之比的百分数表示，1、2、3分别表示3次所得到的输出曲线．它是传感器总误差中的——项。 (5)滞后(迟滞误差) 迟滞现象是传感器正向特性曲线(输入量增大)和反向特性曲线(输入量减小)的不重合程度，通常用yH表示。

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δ 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。δ愈小，说明测量愈精密。 例如，某温度仪表的精密度δ=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ε 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ε=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τ 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τ=δ+ε。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/U±10%。 二、传感器的分类和性能指标 1、传感器的分类

传感器与检测技术第3章 传感器基本特性参考答案

第3章传感器基本特性 一、单项选择题 1、衡量传感器静态特性的指标不包括（）。 A. 线性度 B. 灵敏度 C. 频域响应 D. 重复性 2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是（）。 A. 时域响应 B. 线性度 C. 零点漂移 D. 灵敏度 3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是（）。 A. 延迟时间 B. 上升时间 C. 峰值时间 D. 响应时间 4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（）。 A. 延迟时间 B. 上升时间 C. 峰值时间 D. 响应时间 5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（） A．线性度、灵敏度、阻尼系数 B．幅频特性、相频特性、稳态误差 C．迟滞、重复性、漂移 D．精度、时间常数、重复性 6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（） A．迟滞、灵敏度、阻尼系数 B．幅频特性、相频特性 C．重复性、漂移 D．精度、时间常数、重复性 7、不属于传感器静态特性指标的是（） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移 8、对于传感器的动态特性，下面哪种说法不正确（） A．变面积式的电容传感器可看作零阶系统 B．一阶传感器的截止频率是时间常数的倒数 C．时间常数越大，一阶传感器的频率响应越好 D．提高二阶传感器的固有频率，可减小动态误差和扩大频率响应范围9、属于传感器动态特性指标的是（） A．重复性 B．固有频率 C．灵敏度 D．漂移

10、无论二阶系统的阻尼比如何变化，当它受到的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（） A. 0° B.90° C.180° D. 在0°和90°之间反复变化的值 11、传感器的精度表征了给出值与( )相符合的程度。 A.估计值 B.被测值 C.相对值 D.理论值 12、传感器的静态特性，是指当传感器输入、输出不随( )变化时，其输出-输入的特性。 A.时间 B.被测量 C.环境 D.地理位置 13、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持( )关系的一种度量。 A.相等 B.相似 C.理想比例 D.近似比例 14、回程误差表明的是在( )期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 A.多次测量 B.同次测量 C.正反行程 D.不同测量 =秒的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输15、已知某温度传感器为时间常数τ3 出指示温差的三分之一所需的时间为（）秒 A．3 B．1 C． 1.2 D．1/3 二、多项选择题 1．阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些？（） A.上升时间 B.响应时间 C.超调量 D.重复性 2．动态响应可以采取多种方法来描述，以下属于用来描述动态响应的方法是：（） A.精度测试法 B.频率响应函数 C.传递函数 D.脉冲响应函数 3. 传感器静态特性包括许多因素，以下属于静态特性因素的有（）。 A．迟滞 B.重复性 C.线性度 D.灵敏度 4. 传感器静态特性指标表征的重要指标有：（） A.灵敏度 B.非线性度 C.回程误差 D.重复性 5．一般而言，传感器的线性度并不是很理想，这就要求使用一定的线性化方法，以下属于线性化方法的有:（） A.端点线性 B.独立线性 C.自然样条插值 D.最小二乘线性 三、填空题 1、灵敏度是传感器在稳态下对的比值。 2、系统灵敏度越，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越。 3、是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。 4、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为，相频特性应为。

传感器动态特性的性能指标

传感器动态特性的性能指标 在检测控制系统和科学实验中，需要对各种参数进行检测和控制，而要达到比较优良的控制性能，则必须要求传感器能够感测被测量的变化并且不失真地将其转换为相应的电量，这种要求主要取决于传感器的基本特性。传感器的基本特性主要分为静态特性和动态特性，下面介绍反映传感器动态特性的性能指标。 动态特性是指检测系统的输入为随时间变化的信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要动态特性的性能指标有时域单位阶跃响应性能指标和频域频率特性性能指标。传感器的输入信号是随时间变化的动态信号，这时就要求传感器能时刻精确地跟踪输入信号，按照输入信号的变化规律输出信号。当传感器输入信号的变化缓慢时，是容易跟踪的，但随着输入信号的变化加快，传感器随动跟踪性能会逐渐下降。输入信号变化时，引起输出信号也随时间变化，这个过程称为响应。动态特性就是指传感器对于随时间变化的输入信号的响应特性，通常要求传感器不仅能精确地显示被测量的大小，而且还能复现被测量随时间变化的规律，这也是传感器的重要特性之一。 传感器的动态特性与其输入信号的变化形式密切相关，在研究传感器动态特性时，通常是根据不同输入信号的变化规律来考察传感器响应的。实际传感器输入信号随时间变化的形式可能是多种多样的，最常见、最典型的输入信号是阶跃信号和正弦信号。这两种信号在物理上较容易实现，而且也便于求解。 对于阶跃输入信号，传感器的响应称为阶跃响应或瞬态响应，它是指传感器在瞬变的非周期信号作用下的响应特性。这对传感器来说是一种最严峻的状态，如传感器能复现这种信号，那么就能很容易地复现其他种类的输入信号，其动态性能指标也必定会令人满意。 而对于正弦输入信号，则称为频率响应或稳态响应。它是指传感器在振幅稳定不变的正弦信号作用下的响应特性。稳态响应的重要性，在于工程上所遇到的各种非电信号的变化曲线都可以展开成傅里叶(Fourier)级数或进行傅里叶变换，即可以用一系列正弦曲线的叠加来表

传感器的静态特性

传感器静态特性的一般知识 传感器作为感受被测量信息的器件，总是希望它能按照一定的规律输出有用信号，因此需要研究其输出――输入的关系及特性，以便用理论指导其设计、制造、校准与使用。理论和技术上表征输出――输入之间的关系通常是以建立数学模型来体现，这也是研究科学问题的基本出发点。由于传感器可能用来检测静态量(即输入量是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量是随时间而变化的量)，理论上应该用带随机变量的非线性微分方程作为数学模型，但这将在数学上造成困难。由于输入信号的状态不同，传感器所表现出来的输出特性也不同，所以实际上，传感器的静、动态特性可以分开来研究。因此，对应于不同性质的输入信号，传感器的数学模型常有动态与静态之分。由于不同性质的传感器有不同的在参数关系(即有不同的数学模型)，它们的静、动态特性也表现出不同的特点。在理论上，为了研究各种传感器的共性，本节根据数学理论提出传感器的静、动态两个数学模型的一般式，然后，根据各种传感器的不同特性再作以具体条件的简化后给予分别讨论。应该指出的是，一个高性能的传感器必须具备有良好的静态和动态特性，这样才能完成无失真的转换。 1. 传感器静态特性的方程表示方法 静态数学模型是指在静态信号作用下(即输入量对时间t 的各阶导数等于零)得到的数学模型。传感器的静态特性是指传感器在静态工作条件下的输入输出特性。所谓静态工作条件是指传感器的输入量恒定或缓慢变化而输出量也达到相应的稳定值的工作状态，这时，输出量为输入量的确定函数。若在不考虑滞后、蠕变的条件下，或者传感器虽然有迟滞及蠕变等但仅考虑其理想的平均特性时，传感器的静态模型的一般式在数学理论上可用n 次方代数方程式来表示，即 2n 012n y a a x a x a x =+++?+ （1-2） 式中 x ――为传感器的输入量，即被测量； y ――为传感器的输出量，即测量值； 0a ――为零位输出； 1a ――为传感器线性灵敏度； 2a ，3a ，…，n a ――为非线性项的待定常数。 0a ，1a ，2a ，3a ，…，n a ――决定了特性曲线的形状和位置，一般通过传感器的校 准试验数据经曲线拟合求出，它们可正可负。

传感器简答

传感器简答 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

1、什么是传感器的静态特性它有哪些性能指标 如何用公式表征这些性能指标 2、什么是传感器的动态特性 其分析方法有哪几种 3、什么是传感器的静特性主要指标有哪些有何实际意义 4、什么是传感器的基本特性传感器的基本特性主要包括哪两大类解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标。(要求每种特性至少列出2种常用指标) 1、 答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入-输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。 传感器的静态特性的性能指标主要有： ① 线性度：非线性误差 max L FS L 100%Y γ?=± ? ② 灵敏度：y n x d S = d ③ 迟滞：max H FS H 100%Y γ?=? ④ 重复性：max R FS R 100%Y γ ?=± ? ⑤ 漂移：传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。 2、答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。 知识点：传感器的动态特性 3、答：传感器的静态特性是当其输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。通常人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 知识点：传感器的静态特性 4、答：传感器的基本特性是指传感器的输入-输出关系特性。 传感器的基本特性主要包括静态特性和动态特性。其中，静态特性是指传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系，描述指标 有：线性度（非线性误差）、灵敏度、迟滞、重复性和漂移；动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性，主要描述指标有：时间常数、延迟时间、上升时间、峰值时间、响应时间、超调量、幅频特性和相频特性。 1、什么叫应变效应 利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因，并说明有哪几种补偿方法。 1、 答：材料的电阻变化由尺寸变化引起的，称为应变效应。 应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。 2、答： 温度误差产生原因包括两方面： 温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。 温度补偿方法，基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。 3、什么是直流电桥若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种各自的输出电压如何计算 4、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式 5、应用应变片进行测量为什么要进行温度补偿常采用的温度补偿方法有哪几种 6、应变式传感器的基本工作原理是什么 3、答：桥臂的供电电源是直流电的称为直流电桥。 按桥臂工作方式不同，可分为单臂直流电桥、半桥差动直流电桥、全桥差动直流电桥。 单臂直流电桥输出电压为： 半桥差动直流电桥输出电压为： 全桥差动直流电桥输出电压为： 4、答：由于应变电桥的输出电压很小，一般要加放大器，但直流放大器易产生零漂， 所以应变电桥多采用交流电桥。又由于交流电桥的供电电源是交流，为了消除应变片引线寄生电容的影响，同时也为了满足交流电桥的平衡条件，常采用不平衡电桥测量电路。 交流不平衡电桥采用半桥和全桥的方式是为了消除非线性误差和提高系统灵敏度。 5、答：由于电阻温度系数的影响以及试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响，会给电阻应变片的测量带来误差，因此需要进行温度补偿。 常采用的温度补偿法有电桥补偿法和应变片自补偿法。 6、答：应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。 2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关 3、怎样改善变隙式电感传感器非线性怎样提高其灵敏度 4、差动变压器式传感器有几种结构形式 各有什么特点 5、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么怎样减小和消除它的影响 2、答：变隙式电感传感器的输出特性与衔铁的活动位置、供电电源、线圈匝数、铁芯间隙有关。 3、答：为改善变隙式电感传感器的非线性可采用差动结构。 如果变压器的供电电源稳定，则传感器具有稳定的输出特性； 另外，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度，但要以变压器铁芯不饱和以及允许温升为条件。增加次级线圈和初级线圈的匝数比值和减小铁芯间隙都能使灵敏度提高。 知识点：变隙式电感传感器 4、答：差动变压器式传感器主要有变隙式差动传感器和螺线管式差动变压器两种结构形式。 差动变压器式传感器根据输出电压的大小和极性可以反映出被测物体位移的大小和方向。 螺线管式差动变压器如采用差动整流电路，可消除零点残余电压，根据输出电压的符号可判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向；如配用相敏检波电路，可判断位移的大小和方向。 5、答：零点残余电压的产生原因：传感器的两次极绕组的电气参数与几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，构成了零点残余电压的基波；由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和，磁滞），产生了零点残余电压的高次谐波（主要是三次谐波）。 为了减小和消除零点残余电压，可采用差动整流电路。 6、保证相敏检波电路可靠工作的条件是什么 6、答：保证相敏检波电路可靠工作的条件是检波器的参考信号u o 的幅值远大于变压器的输出信号u 的幅值，以便控制四个二极管的导通状态，且u o 和差动变压器式传感器的激励电压共用同一电源。 1、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合 2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性 3、电容式传感器有哪几种类型 4、差动结构的电容传感器有什么优点 5、电容式传感器主要有哪几种类型的信号调节电路各有些什么特点 6、简述电容式传感器的工作原理与分类。 1、 答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。 变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。 变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过介质的改变来实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介电常数发生改变的场合。 2、答：单极式变极距电容传感器的灵敏度和非线性对极板初始间隙的要求是相反的，要改善其非线性，要求应增大初始间隙，但这样会造成灵敏度的下降，因此通常采用差动结构来改善非线性。 3、答：电容式传感器其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 4、答：差动结构的电容传感器的优点是灵敏度得到提高，非线性误差大大降低。 5、答：电容式传感器的电容值及电容变化值都十分微小，因此必须借助于信号调节电路才能将其微小的电容值转换成与其成正比的电压、电流或频率，从而实现显示、记录和传输。相应的转换电路有调频电路、运算放大器、二极管双T 型交流电桥、脉冲宽度调制电路等。 调频电路的特点：灵敏度高，可测量μm 级位移变化量；抗干扰能力强；特性稳定；能取得高电平的直流信号（伏特级），易于用数字仪器测量和与计算机通讯。 运算放大器的特点：能够克服变极距型电容式传感器的非线性，使其输出电压与输入位移间存在线性关系。 二极管双T 型交流电桥的特点：线路简单，不须附加相敏整流电路，便可直接得到较高的直流输出电压（因为电源频率f 很高）。 脉冲宽度调制电路的特点：适用于变极板距离和变面积式差动电容传感器，且为线性特性。 6、答：电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量。 当被测参数变化引起A 、εr 或d 变化时，将导致电容量C 随之发生变化。在实际使用中，通常保持其中两个参数不变，而只变其中一个参数，把该参数的变化转换成电容量的变化，通过策略电路转换为电量输出。因此，电容式传感器可分为3种：变极板间距离的变极距型、变极板覆盖面积大变面积型和变介质介电常数的变介质型。 8、提高其灵敏度可以采取哪些措施，带来什么后果 E R R n n U o 11 2)1(?+= 1 12R R E U o ?=11R R E U o ?=

传感器的参数静态特性技术指标

1．线性度(Linearity) 传感器的输出输入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，其静态特性可用下列多项式代数方程表示： 式中：y—输出量；x—输入量；a0—零点输出； a1—理论灵敏度；a2、a3、… 、a n—非线性项系数。 各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。 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。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，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。 一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下，总是采用直线拟合的办法来线性化。 在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度。 通常用相对误差 L表示： ΔLmax一最大非线性误差；y FS—满量程输出。 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。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。另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。 ①理论拟合；②端点连线平移拟合；③端点连线拟合；④过零旋转拟合；⑤最小二乘拟合；⑥最小包容拟合

2．迟滞(Hysteresis) 传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。迟滞特性如图所示，它一般是由实验方法测得。迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示,即 式中△ Hmax —正反行程间输出的最大差值。 迟滞误差的另一名称叫回程误差。回程误差常用绝对误差表示。检测回程误差时，可选择几个测试点。对应于每一输入信号，传感器正行程及反行程中输出信号差值的最大者即为回程误差。 3.重复性(Repeatability) 重复性是指传感器在输入按同一方向连续多次变动时所得特性曲线不一致的程度。 重复性误差可用正、反行程的最大偏差表示，即 △Rmax1正行程的最大重复性偏差， △Rmax2反行程的最大重复性偏差。 重复性误差也常用绝对误差表示。检测时也可选取几个测试点，对应每一点多次从同一方向趋近，获得输出值系列y i1，y i2，y i3，…，y in ，算出最大值与最小值之差或3σ作为重复性偏差ΔRi ，在几个ΔRi 中取出最大值ΔRmax 作为重复性误差。 ()% 100/max ??±=FS R R y δ()%100/)3~2(?±=FS R y σδ

传感器的基本特性有以下两种

传感器的基本特性有以下两种： 1.静态特性：线性度、灵敏度、重复性、迟滞性、稳定性、漂移、静态误差等。 2.动态特性: 阶跃响应：最大超调量、延滞时间、上升时间、峰值时间、响应时间等。 频率响应：频率特性、幅频特性、相频特性等。 电阻式传感器 把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器（见位移传感器）和锰铜压阻传感器等。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。 结构：由电阻元件及电刷(活动触点)两个基本部分组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动，因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。 电位器的结构与材料（1）电阻丝: 康铜丝、铂铱合金及卡玛丝等（2）电刷: 常用银、铂铱、铂铑等金属（3）骨架:常用材料为陶瓷、酚醛树脂、夹布胶木等绝缘材料，骨架的结构形式很多,常用矩形。 应用：电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。 优缺点：电阻式传感器具有结构简单、输出精度较高、线性和稳定性好等特点。但是它受环境条件如温度等影响较大，有分辨率不高等不足之处。 分类：电位器式传感器是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为和它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。 应变片式传感器的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。 气敏和湿敏电阻传感器是一种把气体中的特定成分或水蒸气检测出来造成半导体阻值变化的电阻传 感器。 电容式传感器：把被测的机械量，如位移、压力等转换为电容量变化的传感器。它的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质的电容器（见图）。若忽略边缘效应，平板电容器的电容为εS/d，式中ε为极间介质的介电常数，S为两极板互相覆盖的有效面积，d为两电极之间的距离。d、s、ε 三个参数中任一个的变化都将引起电容量变化，并可用于测量。因此电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型、介质变化型三类。极距变化型一般用来测量微小的线位移或由于力、压力、振动等引起的极距变化(见电容式压力传感器)。面积变化型一般用于测量角位移或较大的线位移。介质变化型常用于物位测量和各种介质的温度、密度、湿度的测定。 简介：70年代末以来，随着集成电路技术的发展,出现了与微型测量仪表封装在一起的电容式传感器。这种新型的传感器能使分布电容的影响大为减小，使其固有的缺点得到克服。电容式传感器是一种用途极广，很有发展潜力的传感器。 典型的电容式传感器由上下电极、绝缘体和衬底构成。当薄膜受压力作用时，薄膜会发生一定的变形，因此，上下电极之间的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。但电容式压力传感器的电容与上下电极之间的距离的关系是非线性关系，因此，要用具有补偿功能的测量电路对输出电容进行非线性补偿。 定义：电容式传感器——将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器。 分类：根据被测参数的变化分：（1）变极距型电容传感器(d)（2）变面积型电容传感器(A)（3）变介质型电容传感器(ε) 目的：;提高灵敏度减小非线性误差 应用：1、ZCS1100型精密电容位移传感器。本传感器可以在线检测压电微位移、振动台，电子显微镜微

传感器静态指标

传感器静态特性的性能指标 2008-11-07 来源：Internet 浏览：853 [推荐朋友] [打印本稿] [字体：大小] 在检测控制系统和科学实验中，需要对各种参数进行检测和控制，而要达到比较优良的控制性能，则必须要求传感器能够感测被测量的变化并且不失真地将其转换为相应的电量，这种要求主要取决于传感器的基本特性。传感器的基本特性主要分为静态特性和动态特性，下面介绍反映传感器静态特性的性能指标。 静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。 (1) 线性度 指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。 (2) 灵敏度 灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，显然，灵敏度S 值越大，表示传感器越灵敏. (3) 迟滞 传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 (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。 (5) 漂移 传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。 温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度(一般为20℃)时的输出值的变化量与温度变化量之比

传感器动态特性与静态特性的区别

传感器的动态特性 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 db（decibel，分贝）是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位 对于功率，db=10*lg（a/b）。对于电压或电流，db=20*lg（a/b）。 -3=10*lg（x） x=0.5（8-20hz） 刹那是指一个心念起动的极短时间即为一“念”，20念为一瞬，20瞬为一弹指，20弹指为一罗预，20罗预为一须臾，30须臾为一昼夜，如此算来，一刹那就是0.018秒。 传感器的静态特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/5a9578395.html,/

传感器基本特性

第2章传感器的基本特性（知识点） 知识点1 传感器的基本特性 传感器的基本特性是指传感器的输入－输出关系特性，是传感器的内部结构参数作用关系的外部特性表现。不同的传感器有不同的内部结构参数，决定了它们具有不同的外部特性。 传感器所测量的物理量基本上有两种形式：稳态（静态或准静态）和动态（周期变化或瞬态）。前者的信号不随时间变化（或变化很缓慢）；后者的信号是随时间变化而变化的。传感器所表现出来的输入-输出特性存在静态特性和动态特性。 知识点2 传感器的静态特性 传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入-输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系式中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。2.1.1 线性度 线性度（Linearity）是指传感器的输出与输入间成线性关系的程度。传感器的实际输入-输出特性大都具有一定程度的非线性，在输入量变化范围不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、端点平移拟合等来近似地代表实际曲线的一段，这就是传感器非线性特性的“线性化”。所采用的直线称为拟合直线，实际特性曲线与拟合直线间的偏差称为传感器的非线性误差，取其最大值与输出满刻度值（Full Scale，即满量程）之比作为评价非线性误差（或线性度）的指标。 2.1.2 灵敏度 灵敏度(Sensitivity)是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值。 对于线性传感器，它的灵敏度就是它的静态特性曲线的斜率；非线性传感器的灵敏度为一变量。 2.1.3 分辨率 分辨率(Resolution)是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量，反映传感器能够分辨被测量微小变化的能力。分辨率可以用增量的绝对值或增量与满量程的百分比来表示。 2.1.4 迟滞 迟滞(Hysteresis)，也叫回程误差，是指在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正（输入量由小增大）、反（输入量由大减小）行程的输出信号大小不相等的现象。产生迟滞的原因：传感器机械部分存在不可避免的摩擦、间隙、松动、积尘等，引起能

项目一(2)-传感器的主要性能指标

项目一（2）认识传感器 一、传感器的主要性能指标 1.传感器的静态特性 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 （1）传感器的线性度 通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。 拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。 （2）传感器的灵敏度 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。 灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。 当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。 提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。 （3）传感器的分辨力 分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不

传感器的五个重要技术指标

传感器的五个重要技术指标 一、传感器的静态特性: 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 二、传感器的动态特性: 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 三、传感器的线性度: 通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为小二乘法拟合直线 四、传感器的灵敏度: 灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

传感器静态特性的指标及公式

传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。 传感器在稳态信号（x（t）=常数）作用下，其输出—输入关系称为传感器的静态特性，y=f（x）。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。传感器静态特性指标：线性度，灵敏度，分辨率（力），迟滞，重复性，精度，量程等。 （1）线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。 理想输出—输入线性特性传感器（系统）优点： ·简化传感器理论分析和设计计算； ·方便传感器的标定和数据处理； ·显示仪表刻度均匀，易于制作、安装、调试，提高测量精度； ·避免非线性补偿环节。 实际传感器输出—输入特性一般为非线性，即y=a0+a1 x+a2 x2+a3 x3+…+an xn；式中，a0----零位输出，零点漂移（零漂）；a1----传感器线性灵敏度，常用K表示；a2、a3、L、an-----待定系数。线性度（非线性误差）（Linearity）（1）理想线性：y=a1x，灵敏度Sn=y/x=a1=常数（K） （2）具有偶次项非线性：y=a1x+a2x2+a4x4+L （3）具有奇次项非线性：y=a1x+a3x3+a5x5+L （4）普遍情况：y=a1x+a2x2+a3x3+a4x4+L （2）灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用S表示灵敏度。灵敏度是指传感器在稳态下的输出变化与输入变化的比值，用Sn表示，如下图所示，具有输出/输入量纲。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。

测量系统的静态特性指标主要有

一、填空： 1、测量系统的静态特性指标主要有等。 2、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下效应,这类元件有；第二类是利用在光线作用下效应，这类元件有； 第三类是利用在光线作用下效应，这类元件有。 3、传感器是__________________________________，传感器通常由直接响应于被测量的______ 和产生可用信号输出的______ 以及相应的_____ 组成。 4、相对误差是指测量的___________与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。 5、半导体应变片在应力作用下电阻率发生变化，这种现象称为___________效应。 6、在光栅传感器中，__________元件接收莫尔条纹信号，并将其转换为电信号。 7、根据电磁场理论，涡流的大小与导体的电阻率、_________、导体厚度，以及线圈与导体之间的距离，线圈的激磁频率等参数有关。 8、在式L=NΦ/I中，L表示__________。 9、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为r s= 。 10、压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己____________方向，经过的压电陶瓷才具有压电效应。 光纤的核心是由折射率-----------和折射率构成的双层同心圆柱结构。12．光电效应分为和两大类。 13、测量过程中存在着测量误差。绝对误差是指其表达式为；相对误差是指其表达式为；引用误差是指其表达式为 14.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B= 莫尔条纹的放大倍数K= 。 15、Pt100代表含义_________________，Cu50代表含义_____________________。 16、计量光栅传感器中，当指示光栅不动，主光栅左右移动时，查看_________的移动方向，即可确定主光栅的运动方向。 17、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为＿＿＿＿＿＿＿＿电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移方向（或正负）可采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿电路。 18、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称 19、把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称，这个电动势称为。 20、块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内部