传感器特性分析.ppt

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1、型号VLG10-8工作电压15-30VDC静态功耗≤0.8W输出电流≤5mA输出电压0-10VDC线性距离2-10mm重复精度1.0%响应时间3ms环境温度-25～75℃输出形式双态通用驱动形式运放驱动使用寿命≥10000h电感式位移传感器选择依据：从哪些方面入手,其重要性如何区分第2章传感器的特性分析2.1传感器静态特性2.2传感器的动态特性2.3传感器无失真测量条件2.4传感器的标定传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。y=a0+a1x+a2x2+…+anxn2.1传感器的静

2、态特性关系式中不含有时间变量。被测量变化缓慢----可以只考虑其静态特性，对静态特性而言，输入量x与输出量y可用多项式表示：传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。2.1.1线性度输出与输入之间数量关系的线性程度为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系，因此引入各种非线性补偿环节传感器输出起始点与满量程点连接起来，这种拟合直线称为端基理论直线传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值ΔLmax与满量程输出值YFS之比。线性度也称为非线

3、性误差，用γL表示，即式中：ΔLmax——最大非线性绝对误差；YFS——满量程输出值。非线性误差通常用相对误差γL表示：ΔLmax一最大非线性误差；yFS—量程输出。在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下，总是采用直线拟合的办法来线性化。非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得出来的。拟合直线不同，非线性误差也不同。所以，选择拟合直线的主要出发点，应是获得最小的非线性误差。另外，还应

4、考虑使用是否方便，计算是否简便。γL=±(ΔLmax/yFS)×100%①理论拟合；②端点连线平移拟合；③端点连线拟合；④过零旋转拟合；⑤最小二乘拟合；⑥最小包容拟合直线拟合方法a)理论拟合b)过零旋转拟合c)端点连线拟合d)端点连线平移拟合设拟合直线方程：0yyixy=kx+bxI最小二乘拟合法最小二乘法拟合y=kx+b若实际校准测试点有n个，则第i个校准数据与拟合直线上响应值之间的残差为最小二乘法拟合直线的原理就是使为最小值，即Δi=yi-(kxi+b)对k和b一阶偏导数等于零，求出a和k的表达式即得

5、到k和b的表达式将k和b代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后求出残差的最大值Lmax即为非线性误差。输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的相应输入量增量Δx之比。用S表示灵敏度，即2.1.2灵敏度灵敏度线性传感器而言，灵敏度为一常数;对非线性传感器而言，灵敏度随输入量的变化而变化曲线越陡，灵敏度越高。切线法（作图法）来求得曲线上任一点的灵敏度如何确定灵敏度与灵敏度紧密相关的是量程范围，当线性范围一定时，传感器的灵敏度越高，干扰噪声越大，灵敏度与被测信号无关的外界噪声，要求传感器的信噪比愈大愈好传感器的交

6、叉灵敏度，如果被测量是二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵敏度愈小愈好2.1.3迟滞在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞迟滞误差，用γH表示，即与线性误差的区别?2.1.4重复性传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度重复性误差属于随机误差，常用标准差σ计算2.1.5漂移输入量不变的情况下，输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）

7、温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度（一般为20℃）时的输出值的变化量与温度变化量之比(ξ)来表示分辨力用绝对值表示,用与满量程的百分数表示时称为分辨率。在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。分辨力与阈值分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。有些传感器,当输入量连续变化时,输出量只作阶梯变化,则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。稳定性测试时先将传感器输出调至零点或某一特定点，相隔4h、8h或一定的工作次数后，再读出输出值，前后

8、两次输出值之差即为稳定性误差。它可用相对误差表示,也可用绝对误差表示。稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。测试时先将传感器置于一定温度(如20℃),将其输出调至零点或某一特定点，使温度上升或下降一定的度数(如5℃或10℃),再读出输出值，前后两次输出值之差即为温度稳定性误差。抗干扰稳定性温度稳定性温度稳定性又称为温度漂移，是指传感器在外界温度下输出量发生的变化。温度稳定性误