《过程控制与集散系统》课件-1.5 传感器的特性

传感器的特性TheConceptofErrorandtheCharacteristicsofSensors.项目一：单水箱恒压力控制系统课程名称：《过程控制与集散系统》传感器的重要性“没有测量就没有控制”传感器是测量系统的

“眼睛”和“耳朵”传感器性能直接决定测量结果的精准度关键问题如何判断传感器是否靠谱？如何选择仪器仪表的精度等级？传感器静态与动态特性是什么？目录01仪器仪表的主要性能指标02感器的基础认知03传感器的特性及标定一、仪器仪表的主要性能指标量程精度等级计量性能静态性能仪器仪表测量范围上限与下限的代数差最大引用误差（最大误差与量程的比值）该式分子是指整个量程中最大绝对误差，为定值，分母也是确定的。对于一台确定的检测仪表或系统，最大引用误差就是定值，可以用来衡量仪表精度。0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，（2），2.5，5.0对应最大引用误差：±0.1%，……，±5.0%一、仪器仪表的主要性能指标例：某台测温仪表的测温范围为0-1000℃。根据工艺要求、温度指示位的误差不允许越过±7℃，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求?若选择1.0等级：最大引用误差达到了±1%超过了许可范围，不能满足要求因此，选择仪表精度等级为0.5级一、仪器仪表的主要性能指标仪器仪表的静态性能指标灵敏度线性度迟滞误差漂移重复性

灵敏度

线性度

迟滞误差一、仪器仪表的主要性能指标

漂移输入量不变时，经过一定的时间后输出量产生的变化。仪表自身结构参数周围环境

重复性

温漂

零漂

重复性二、传感器的基础认知传感器概述传感器是将被测物理量转换为与之有确定对应关系的输出量的器件或装置。或者把从被测对象中感受到的有用信息进行变换、传送的器件称之为传感器。传感器的作用应用领域传感器主要应用在自动测试与自动控制领域中核心功能实现物理参量向电量的转换：将温度、压力、流量等参量转换为电量系统价值为自动控制系统提供精准可靠的原始数据二、传感器的基础认知传感器的分类输入物理量

工作原理

能量的关系

输出信号的性质

温度传感器压力传感器位移传感器压电式压阻式热阻式有源传感器无源传感器模拟式数字式传感器二、传感器的基础认知敏感元件转换元件测量电路被测非电量电量输出辅助电路敏感元件直接感受、获取被测量并能输出与被测量有确定函数关系的其他物理量的元件。转换元件将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的部分。测量电路将转换元件（或敏感元件）输出的电信号转换成便于测量、显示、记录、控制和处理的电信号后再输出。三、传感器的特性及标定传感器的静态特性测试条件：静态标准条件下标定测试方法：在标准工作状态下，利用校准设备对传感器进行循环测试，得到输出、输入数据结果呈现：数据表格或画成曲线

传感器的动态特性定义：传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。典型输入正弦信号阶跃信号描述方法传递函数频率特性三、传感器的特性及标定传感器的指标2个响应时间当输入产生阶跃信号时，输出从它的初始值进入最终值的规定范围（最终值的90%或95%）内所需要的时间。幅频特性曲线相对幅值变化在±3dB时所对应的频率范围。频率响应范围三、传感器的特性及标定传感器的标定利用某种规定的标准或标准器具对传感器进行刻度，用试验的方法确定传感器的性能参数。基本性能包括：灵敏度线性度重复性频率响应产品：在设备投入使用前需进行标定，确定其基本性能，检验产品是否达到设计指标。定期检验：设备性能指标随时间环境变化，需定期校验。互换性：更换设备不仅需要尺寸相当，性能也应一致（标定）。课程小结传感器的标定体现了“预防为主”的工程思维，与其等传感器出错影响生产，不如提前标定、及时修正，这是工业生产“降本增效”的关键。仪器仪表性能指标传感器的基础认知传感器的特性及标定计量性能静态性能敏感元件转换元件测量电路静态与动态特性响应时间与范围传感器的标定课后思考1检测仪表的性能指标，确定仪表的精度等级。2测量仪表的主要性能指标有哪些？3传感器的主要特