传感器与仪表工作性能

A02传感器及仪表测量误差分析-II

武汉电力职业技术学院WuhanElectricPowerVocationalandTechnicalCollege工作性能传感器与仪表传感器与检测技术

课程创新团队时间：2021.8.25传感器及仪表的检定目录CONTNETS01传感器的工作性能02仪表的工作性能03模块训练与自测分类传感器的工作性能01灵敏度02使用频率范围03动态范围04相移传感器的工作性能灵敏度和使用频率范围灵敏度：指沿着传感器测量轴方向对单位振动量输入x可获得的电压信号输出值u，即s=u/x。与灵敏度相关的一个指标是分辨率，这是指输出电压变化量△u可加辨认的最小机械振动输入变化量△x的大小。为了测量出微小的振动变化，传感器应有较高的灵敏度传感器的工作性能使用频率范围：指灵敏度随频率而变化的量值不超出给定误差的频率区间。其两端分别为频率下限和上限。为了测量静态机械量，传感器应具有零频率响应特性。传感器的使用频率范围，除和传感器本身的频率响应特性有关外，还和传感器安装条件有关（主要影响频率上限）。

动态范围和相移动态范围动态范围即可测量的量程，是指灵敏度随幅值的变化量不超出给定误差限的输入机械量的幅值范围。在此范围内，输出电压和机械输入量成正比，所以也称为线性范围。动态范围一般不用绝对量数值表示，而用分贝做单位，这是因为被测振值变化幅度过大的缘故，以分贝级表示使用更方便一些。传感器的工作性能相移指输入简谐振动时，输出同频电压信号相对输入量的相位滞后量。相移的存在有可能使输出的合成波形产生崎变，为避免输出失真，要求相移值为零或Π，或者随频率成正比变化。仪表的工作性能01静态特性指标02示值范围、量程、测量范围和动态范围03灵敏限与死区04分辨率05测量系统的动态特性分类仪表的工作性能02静态特性指标灵敏度(S)定义仪器在静态条件下响应量的变化△y和与之相对应的输入量（又称激励）变化△x的比值。S=△y/△X

S=

y/x=常数仪表的工作性能灵敏度(S)的计算特例

如果激励和响应都是不随时间变化的常量(或变化极慢，在所观察的时间间隔内可近似为常量),依据线性时不变系统的基本特性，则有：静态特性指标当激励与响应的特性曲线呈非线性关系时，灵敏度的表达式为：仪表的工作性能示值范围（标称范围）

是显示装置上最大与最小示值的范围。如0-10A电流表。

当仪器有多档量程时，用标称范围取代示值范围。

量程

指测量范围两极限值之差的模。

如：温度计下限-30℃，上限80℃，则量程为110℃。示值范围、量程、测量范围和动态范围

测量范围

又称工作范围，指测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值。一般小于或等于标称范围。如某仪器在强磁下，测量范围比正常环境减小。

动态范围

是仪器所能测量的最强信号和最弱信号之比。

测量范围可以随着输入信号的衰减或增益而改变，但动态范围不变，

动态范围是对所有工作条件下的测量性能极限评价。仪表的工作性能灵敏限和死区灵敏限使仪表示值产生可察觉的最小变化△Ymin的最小输入变化量△Xmin，称为仪表的灵敏限。它说明仪表可测量的最小的输入值△Xmin。如：在体重秤上逐步增加纸片，当纸片累积到一定数量后体重秤上才有指示，这个指示就是体重秤的灵敏限。死区不会引起仪表示值变化的被测量的变化范围称为仪表的死区或不灵敏区。死区是针对灵敏限而言的输入(激励)范围[0，△Ymin)。

仪表的工作性能02分辨率分辨力

指其指示装置可以辨别所指示的紧密相邻量值的能力。通常分辨力数值大于或等于灵敏限。

分辨力的计算

(1)数字测试系统

输出显示系统的最后一位所代表的输入量。(2)模拟测试系统

输出指示标尺最小分度值的一半所代表的输入量。

分辨率

分辨率是分辨力与整个测量范围的百分比。表明测试装置的相对分辨能力。仪表的工作性能分辨率=分辨力/测量范围测量系统的动态特性测量系统的动态特性

系统对激励（输入）的响应（输出）特性。一个动态特性好的测量系统，其输出随时间变化的规律（变化曲线），将能同时再现输入随时间变化的规律（变化曲线），即具有相同的时间函数。

测量系统应保证系统的信号输出能精确地反映输入。对于一个理想的测量系统应具有确定的输入与输出关系。

指标

响应时间：测量仪器或测量系统的输入量值在两个规定常量值之间发生突然变化的瞬间，到与响应示值达到其最终稳定值的规定极限内时的瞬间，这两者间的持续时间。表达了测量仪表的指示速度。

仪表的工作性能模块训练与自测

传感器的工作性能分类有

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