2013-11-12传感器的一般特性.ppt

11-12学时 第1章 测试技术概论 (5),本节主要讲解内容: 传感器的动态特性 课堂练习,工程测试技术,一.传感器的动态特性,1.概述： 在实际测试系统中，大量的被测量都是随时间变 化的动态信号，这就要求测试系统的输出不仅能精 确的反应被测量的大小，还要正确的再现被测量随 时间变化的规律。 测试系统的动态特性是指测试系统输出对随时间 变化的输入量的响应特性。 研究测试系统的动态特性主要是从测量误差的角 度去分析产生动态误差的原因及改善措施。,例：用一只热电偶测量某一容器的液体温度T，若环境温度为T0（若TT0)。,在动态的输入信号情况下，输出与输入间的差异即为动态误差。,动态误差：,2. 研究测试系统动态特性的方法及其指标,绝大多数测试系统都可以简化为一阶或二 阶系统，为了研究测试系统的动态特性，最 常用的是通过几种特殊的输入时间函数，例 如阶跃函数和正弦函数来研究其响应特性， 称为阶跃响应法和频率响应法。 所以测试系统的动态特性可以从时间响应 和频率响应二个方面去分析。,阶跃响应特性： 给测试系统输入一个单位阶跃函数信号：,其输出特性称为阶跃响应特性。,通常在阶跃函数作用下测定测试系统动态性 能的是时域指标。如果在阶跃函数的作用下,测 试系统能满足动态性能指标,那么,在其它函数 作用下,其动态性能指标也必定会令人满意。,（1） 时域性能指标,例如一般情况下一个正式的传感器产品在出 厂时要标定它的动态性能指标。通常用下述四 个指标来表示：, 时间常数T： 输出值上升到稳定值y()的63%所需的时间。 上升时间tr： 输出值从稳态值y()的10%上升到90%所需的时间。, 响应时间t5、t2： 输出值达到稳态值的95%或98%所需的时间。 超调量：在过渡过程中,若输出量的最大值（峰值） y(tp)y(),则响应无超调； 若y(tp)y(),则有超调,且,（2） 频域性能指标,通常在正弦函数作用下测定测试系统动态性能 的是频域指标。一阶测试系统的频率特性表达 式为：,幅频特性为：,A（）=,1,1+（）2,相频特性为：,（）= -arctan（）,H(),=,例如传感器频域常有如下指标：,从上图和式中可看出，时间常数越小，频率响应 特性越好。当1时，A()1，(), 表明传感器的输出与输入关系为线性关系。因此减 小可改善传感器的频率特性。,例如下图为一阶传感器的频率响应特性曲线：, 通频带b：传感器的增益保持在一定的频率范围，即幅频特性曲线上幅值衰减3dB时所对应的频率范围。 工作频带g1或g2：幅值误差为5%或10%时所对应的频率范围。,时间常数：越小，频带越宽，主要反映一阶传感器的动态特性。 固有频率：二阶传感器的固有频率表征其动态特性。,综合练习:,一、判断题： 1 为了减少测量误差，应使被测量的数值尽可能地在仪表满量程的 2/3 以上。（ ） 2.系统误差的绝对值和符号在任何测量条件下都保持恒定，即不随测量条件的改变而改变。（）,二、选择题,1.被测量真值是 _ 。 ）都是可以准确测定的； b) 在某一时空条件下是客观存在的，但很多情况下不能准确确定；,2.被测电压真值为 100v ，用电压表测试时，指示值为 80v，则示值相对误差为（ ）。 (a) +25% (b) -25% (c) +20% (d) -20%,三、简答题,1 用0.2级、100V的电压表与1.0级、100V的电压表并联测量电压。前者示值为79V，后者示值为77.8V。 (1)如果把前者作为标准表检验后者，问被校表的绝对误差是多少?应该引入修正值是多少?测得值的实际相对误差为百分之几?