第2章-传感器的一般特性

1、物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用第第2章章 传感器的一般特性传感器的一般特性点击此处结束放映点击此处结束放映 传感器的数学模型和特性传感器的数学模型和特性2.1传感器的标定与校准传感器的标定与校准2.2传感器一般特性举例传感器一般特性举例2.3物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映 传感器的数学模型和特性传感器的数学模型和特性2.1物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 传感器的一般特性即是系统输出量传感器的一般特性即是系统输出量 与输入量与输入量 （被测量）（被

2、测量）之间的关系，如图之间的关系，如图2.1所示。所示。点击此处结束放映点击此处结束放映传感器系统输入量输出量xy物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 传感器的一般特性分为静态特性和动态特性。如果输传感器的一般特性分为静态特性和动态特性。如果输入量不随时间变化，称为传感器的静态特性；如果输入量入量不随时间变化，称为传感器的静态特性；如果输入量随时间变化，称为传感器的动态特性。随时间变化，称为传感器的动态特性。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2.1.1 静态模型静态模型 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应

3、用2.1.2 静态特性静态特性 传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态时，传感器输传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态时，传感器输出量与输入量之间的相互关系。也常把输入量作为横坐标、把输出量与输入量之间的相互关系。也常把输入量作为横坐标、把输出量作为纵坐标，画曲线描述传感器的静态特性。出量作为纵坐标，画曲线描述传感器的静态特性。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用1. 线性度线性度 线性度是指传感器输出量与输入量之间的线性程度。线性度是指传感器输出量与输入量之间的线性程度。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应

4、用2. 灵敏度灵敏度 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用3. 迟滞迟滞 在正行程及反行程变化期间，其输出在正行程及反行程变化期间，其输出-输入特性曲线不重合输入特性曲线不重合的现象称为迟滞。的现象称为迟滞。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用4. 重复性重复性 重复性是指传感器在重复性是指传感器在输入量按同一方向作全程输入量按同一方向作全程连续多次变化时，所得特连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。性曲线不一致的程度。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用5. 精度精

5、度 传感器的精度是量程内最大基本误差与满量程的百分比。传感器的精度是量程内最大基本误差与满量程的百分比。误差越小，精度越高。误差越小，精度越高。6. 分辨力分辨力 分辨力是表示传感器能够检测输入量最小变化的能力。分辨力是表示传感器能够检测输入量最小变化的能力。7. 漂移漂移 漂移主要包括零点漂移和灵敏度漂移。零点漂移或灵敏度漂移主要包括零点漂移和灵敏度漂移。零点漂移或灵敏度漂移又分为时间漂移和温度漂移。漂移又分为时间漂移和温度漂移。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2.1.3 动态模型动态模型 动态模型是指在动态信号（输入信号随时间变化）作用下，动态

6、模型是指在动态信号（输入信号随时间变化）作用下，传感器输出量传感器输出量 y（t）输入量输入量 x（t）之间的数学关系，通常称为之间的数学关系，通常称为响应特性。响应特性。 动态模型常用微分方程、传递函数和频率特性表示。动态模型常用微分方程、传递函数和频率特性表示。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用1. 微分方程微分方程 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2. 传递函数传递函数 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用3. 频率特性频率特性 点击此处结束放映点击此处结束放映物

7、联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2.1.4 动态特性动态特性 动态特性是指传感器输入量随时间变化时，输出量随时间变动态特性是指传感器输入量随时间变化时，输出量随时间变化的特性。有良好静态特性的传感器，未必有良好的动态特性。化的特性。有良好静态特性的传感器，未必有良好的动态特性。传感器的动态特性可以从时域和频域传感器的动态特性可以从时域和频域2个方面，分别采用瞬态响个方面，分别采用瞬态响应法和频率响应法进行研究。最常用的输入信号为阶跃信号和正应法和频率响应法进行研究。最常用的输入信号为阶跃信号和正弦信号，传感器对应的响应分别为阶跃响应和频率响应弦信号，传感器对应的响应分别为阶跃响应和频

8、率响应点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用1. 衡量阶跃响应的技术指标衡量阶跃响应的技术指标（1）上升时间）上升时间（2）峰值时间）峰值时间 （3）响应时间）响应时间 （4）超调量）超调量 点击此处结束放映点击此处结束放映rtptstp物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2. 典型的阶跃响应典型的阶跃响应 传感器的输出传感器的输出-输入关系可以用零阶、一阶或二阶微分方程输入关系可以用零阶、一阶或二阶微分方程描述，传感器分别称为零阶传感器、一阶传感器或二阶传感器。描述，传感器分别称为零阶传感器、一阶传感器或二阶传感器。 点击此处结束放映点击此处结束

9、放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用（1）零阶传感器的阶跃响应）零阶传感器的阶跃响应 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用（2）一阶传感器的阶跃响应）一阶传感器的阶跃响应 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用（3）二阶传感器的阶跃响应）二阶传感器的阶跃响应 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用3. 衡量频率响应的技术指标衡量频率响应的技术指标 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用4. 典型的频率响应典型的频率响应 传感器的频

10、率响应常用零阶、一阶或二阶描述。传感器的频率响应常用零阶、一阶或二阶描述。 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 传感器的标定与校准传感器的标定与校准2.2点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2.2.1 静态标定静态标定 传感器的静态特性是通过静态标定或静态校准的过程传感器的静态特性是通过静态标定或静态校准的过程获得的。获得的。 1. 对环境的要求对环境的要求 2. 对标定设备的要求对标定设备的要求 3. 对标定过程的要求对标定过程的要求

11、点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2.2.2 动态定标动态定标 动态测试中的设备，如输入信号发生器、动态信号动态测试中的设备，如输入信号发生器、动态信号记录设备、数据采集处理设备等，应具有很宽的频带、输记录设备、数据采集处理设备等，应具有很宽的频带、输入能量足够大、不失真等。入能量足够大、不失真等。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2.2.3 提高传感器性能的方法提高传感器性能的方法 提高传感器性能的方法主要有非线性校正、温度补偿、提高传感器性能的方法主要有非线性校正、温度补偿、零位法、微差法、闭环技术、平均技

12、术和差动技术等，以零位法、微差法、闭环技术、平均技术和差动技术等，以及采用屏蔽、隔离和抑制干扰等措施。及采用屏蔽、隔离和抑制干扰等措施。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用2.2.4 传感器测试无失真的条件传感器测试无失真的条件 1. 时域中无失真时域中无失真。 2. 频频域中无失真域中无失真。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用传感器一般特性举例传感器一般特性举例2.3点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 例例2.1 某压力传感器的标定数据见表某压力传感器的标定数据见表2.

13、1。求：（。求：（1）测量范）测量范围与量程；（围与量程；（2）正行程平均输出和反行程平均输出；（）正行程平均输出和反行程平均输出；（3）采用）采用端点连线拟合，给出拟合直线的方程；（端点连线拟合，给出拟合直线的方程；（4）计算线性度；（）计算线性度；（5）计算灵敏度；（计算灵敏度；（6）计算迟滞。）计算迟滞。点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用 点击此处结束放映点击此处结束放映物联网传感器技术与应用物联网传感器技术与应用