第1章_传感器的一般特性

1、静态量：稳定状态的信号或变化极其缓慢的信号（准静态）。静态量：稳定状态的信号或变化极其缓慢的信号（准静态）。动态量：周期信号、瞬变信号或随机信号。动态量：周期信号、瞬变信号或随机信号。 nnxaxaxaay2210nnxaxaxay2211另一端输出为另一端输出为nnnxaxaxaxay) 1(332212差动传感器输出为差动传感器输出为 )(25533121xaxaxayyy只剩下奇次阶项，偶次项消掉了，并且输出提高只剩下奇次阶项，偶次项消掉了，并且输出提高一倍，线性度一倍，线性度，灵敏度，灵敏度，结构型的传感器采，结构型的传感器采用差动式传感器。用差动式传感器。3.3.图（图（3 3）除非

2、线性项外非线性项只是偶次项，在这种情况下）除非线性项外非线性项只是偶次项，在这种情况下，特性曲线没有对称性，可取的线性范围很小，传感器，特性曲线没有对称性，可取的线性范围很小，传感器设计应尽量避免出现这种特性设计应尽量避免出现这种特性 。4.4.由上可知，传感器的输出不可能丝毫不差地反映被测量的由上可知，传感器的输出不可能丝毫不差地反映被测量的变化，总存在这一定的误差。变化，总存在这一定的误差。差动传感器输出为差动传感器输出为 )(25533121xaxaxayyy%100maxSFlykxay0优点：简单直观优点：简单直观缺点：拟合精度较低缺点：拟合精度较低用途：特性曲线非线用途：特性曲线非

3、线性度较小时使用性度较小时使用kxay0则第则第i个校准数据与拟合直线上相应值之间的残差为：个校准数据与拟合直线上相应值之间的残差为： )(0iiikxay拟合原则就是拟合原则就是n n个标定点的均方差为最小值个标定点的均方差为最小值 ，即：，即：nii12对对k和和 的一阶偏导数等于零，从而的一阶偏导数等于零，从而求出求出k和和 的表达式的表达式： 0a0ak和和 的表达式：的表达式： 22)(iiiiiixxnyxyxnk 2220)(iiiiiiixxnyxxyxa0akxay0以上三种方法中，最小二乘法的拟合精度最高，平均选点以上三种方法中，最小二乘法的拟合精度最高，平均选点法次之，端

4、基法最低。但最小二乘法的计算最繁琐法次之，端基法最低。但最小二乘法的计算最繁琐。 %100SFmty迟滞性反映了传感器迟滞性反映了传感器机械结构和制作工艺机械结构和制作工艺上的缺陷。上的缺陷。 %100)32(SFzy其中其中 标准偏差标准偏差 ， 为测量值的算术平均值。为测量值的算术平均值。 1)(12nYYniiYXYK输出变化量输入变化量%100SFmyxKabjHSH00)()()()()(001txbtyadttdyaKxydtdy00abK 01aa式中式中 为时间常数为时间常数， 是传感器的灵敏度是传感器的灵敏度)()() 1(skxsys1)()()(sKsxsysH频率特性为

5、频率特性为 )()()(1)(AjKjH幅频特性幅频特性 2)(1)()(KjHA相频特性相频特性 )()()(arctgarctg1时，A()=1,()=0，输入与输出为线性)()()()(00012202txabtydttdyaadttydaa0a)()()()(001222txbtyadttdyadttyda两边同除以两边同除以 00abK 其中其中 是传感器的灵敏度是传感器的灵敏度。 设设 为时间常数，为时间常数， 为自振角频率为自振角频率02aa0201aa2012aaa)()()(2)(2002022txtydttdydttyd或)()()(2)(222txtydttdydttyd

6、进行拉氏变换为：进行拉氏变换为： )()() 12(22sxsyss121)()()(22sssxsysH频率特性为频率特性为 0202)(11)(jjH相应的幅频特性和相频特性为相应的幅频特性和相频特性为 :20220)2()(1 1)(A200)(12)(arctg A()=1,()很小，此时，传感器的输出y(t)再现了输入x(t)的波形0 t10 t0)(tx0k t0 t0)(tytety1)(由图知，传感器存在惯性，其输出不能立即复现输入信号，而是从零开始，按指数规律上升，最终达到稳态值KtKetyt)1sin(1)(0220其中21arcsin1.=0时，产生等幅振荡；时，产生等幅振荡；2.2. 1时，为欠阻尼，产时，为欠阻尼，产生衰减振荡生衰减振荡 ；3. =1