傳感器技術(shù)及其應用
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1、 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級1Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式第2章 傳感器的特性 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級2Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式傳感器的靜態(tài)特性 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級3Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式傳感器的動態(tài)特性 單擊此處編輯母版文
2、本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級4Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式數(shù)學模型 其靜態(tài)特性多項式:x-輸入量;y輸出量,a0零位輸出,a1傳感器的靈敏度,a2,a3,an為非線性項的待定系數(shù)。nnxaxaxaay2210 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級5Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式特性曲線 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級6Anhui Science and Technol
3、ogy University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 a理想線性 b奇次性 c不對稱性 d普遍性xay155331xaxaxaynnxaxaxaay221044221xaxaxay 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級7Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式2.1 傳感器的性能和評價傳感器的性能和評價2.1.1 傳感器的靜態(tài)特性 1.線性度 理想的傳感器輸出與輸入呈線性關(guān)系。然而,實際的傳感器即使在量程范圍內(nèi),輸出與輸入的線性關(guān)系嚴格來說也是不成立的,總存在一定的非線性。線性度是評價
4、非線性程度的 其定義為:傳感器的輸出輸入校準曲線與理論擬合直線之間的最大偏差與傳感器滿量程輸出之比,稱為該傳感器的“非線性誤差”或稱“線性度”,也稱“非線性度”。通常用相對誤差表示其大小:%100maxFStYe 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級8Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式2.靈敏度 靈敏度是描述傳感器的輸出量(一般為電學量)對輸入量(一般為非電學量)敏感程度的特性參數(shù)。其定義為:傳感器輸出量的變化值與相應的被測量(輸入量)的變化值之比,用公式表示為 xyxk輸入量的變化值輸出量的
5、變化值)(單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級9Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 圖 2.1 非線性誤差說明校準曲線擬合直線YYmaxmax(X0,Y0)YFSXmaxXO 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級10Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 式中,ef為非線性誤差(線性度),max為校準曲線與理想擬合直線間的最大偏差,YFS為傳感器滿量程輸出平均值,如圖 2.1 所示。理論線性度:擬
6、合直線為理論直線,通常以 0%作為直線起始點,滿量程輸出100%作為終止點。端基線性度:以校準曲線的零點輸出和滿量程輸出值連成的直線為擬合直線。獨立線性度:作兩條與端基直線平行的直線,使之恰好包圍所有的標定點,以與二直線等距離的直線作為擬合直線。最小二乘法線性度:以最小二乘法擬合的直線為擬合直線。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級11Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式3.靈敏度界限(閾值)輸入改變x時,輸出變化y,x變小,y也變小。但是一般來說,x小到某種程度,輸出就不再變化了,這時的x叫做
7、靈敏度界限。存在靈敏度界限的原因有兩個。一個是輸入的變化量通過傳感器內(nèi)部被吸收,因而反映不到輸出端上去。典型的例子是螺絲或齒輪的松動。螺絲和螺帽,齒條和齒輪之間多少都有空隙,如果x相當于這個空隙的話,那么x是無法傳遞出去的。又例如,裝有軸承的旋轉(zhuǎn)軸,如果不加上能克服軸與軸之間摩擦的力矩的話,軸是不會旋轉(zhuǎn)的。第二個原因是傳感器輸出存在噪聲。如果傳感器的輸出值比噪聲電平小,就無法把有用信號和噪聲分開。如果不加上最起碼的輸入值(這個輸入值所產(chǎn)生的輸出值與噪音的電平大小相當)是得不到有用的輸出值的,該輸入值即靈敏度界限。靈敏度界限也叫靈敏閾,門檻靈敏度,或閾值。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級
8、 第四級 第五級12Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 4.遲滯差 輸入逐漸增加到某一值,與輸入逐漸減小到同一輸入值時的輸出值不相等,叫遲滯現(xiàn)象。遲滯差表示這種不相等的程度。其值以滿量程的輸出YFS的百分數(shù)表示。式中,max為輸出值在正反行程的最大差值。如圖 2.2 所示,max=Y2-Y1。圖 2.2 是這種現(xiàn)象稍微夸張了的曲線。一般來說輸入增加到某值時的輸出要比輸入下降到該值時的輸出值小,正如圖 1.3 所示。如存在遲滯差,則輸入和輸出的關(guān)系就不是一一對應了,因此必須盡量減少這個差值。%100maxFStYe
9、max100%tFSeY 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級13Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖 2.2 遲滯曲線 XYFSY2Y1YO 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級14Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 各種材料的物理性質(zhì)是產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的原因。如把應力加于某彈性材料時,彈性材料產(chǎn)生變形,應力雖然取消了但材料不能完全恢復原狀。又如,鐵磁體、鐵電體在外加磁場、電場作用下均有這種現(xiàn)象
10、。遲滯也反映了傳感器機械部分不可避免的缺陷,如軸承摩擦、間隙、螺絲松動等。各種各樣的原因混合在一起導致了遲滯現(xiàn)象的發(fā)生。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級15Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式5.穩(wěn)定性 穩(wěn)定性表示傳感器在一個較長的時間內(nèi)保持其性能參數(shù)的能力。理想的情況是,不管什么時候傳感器的靈敏度等特性參數(shù)不隨時間變化。但實際上,隨著時間的推移,大多數(shù)傳感器的特性會改變。這是因為傳感元件或構(gòu)成傳感器的部件的特性隨時間發(fā)生變化,產(chǎn)生一種經(jīng)時變化的現(xiàn)象。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級
11、 第四級 第五級16Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式2.2 傳感器的動態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性 大多數(shù)情況下傳感器的輸入信號是隨時間變化的,這時要求傳感器時刻精確地跟蹤輸入信號,按照輸入信號的變化規(guī)律輸出信號。當傳感器輸入信號的變化緩慢時,是容易跟蹤的,但隨著輸入信號的變化加快,傳感器隨動跟蹤性能會逐漸下降。輸入信號變化時,引起輸出信號也隨時間變化,這個過程叫做響應。動態(tài)特性就是指傳感器對于隨時間變化的輸入量的響應特性。響應特性即動態(tài)特性,是傳感器的重要特性之一 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級
12、第五級17Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 1.數(shù)學模型數(shù)學模型 假設(shè)傳感器在輸入輸出存在線性關(guān)系(即傳感器是線性的,特性不隨時間變化)的范圍內(nèi)使用,則它們之間的關(guān)系可用高階常系數(shù)線性微分方程表示:yadtdyadtydadtydannnnnn01111.11101mmmmmmd xdxdxbbbb xdtdtdt 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級18Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 式中,y為輸出量,x
13、為輸入量,ai,bi為常數(shù)。對上式進行拉普拉斯變換,由1121()(0)(0)(0)nnnnnnnd yd ydyLs Y ssysdtdtdt并設(shè)t=0時,tdyd,tdxd(i=0,1,)全部為0,得到11101110()()()mmmmnnnnY sb sbsbsbG sX sa sasa sa 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級19Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 式中,X(s)是輸入的拉氏變換,Y(s)是輸出的拉氏變換,G(s)稱為拉氏形式的傳遞函數(shù),或簡稱傳遞函數(shù)。即輸出的拉氏
14、變換等于輸入的拉氏變換乘以傳遞函數(shù)。2 傳遞函數(shù) 在數(shù)學上的定義是:初始條件為零時,輸出量(響應函數(shù))的拉氏變換與輸入量(激勵函數(shù))的拉氏變換之比。G(s)傳遞函數(shù)表示系統(tǒng)本身的傳輸、轉(zhuǎn)換特性,與激勵及系統(tǒng)的初始狀態(tài)無關(guān)。同一傳遞函數(shù)可能表征著兩個完全不同的物理(或其他)系統(tǒng),但說明它們有相似的傳遞特性。dtetysYst0)()(單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級20Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 1)系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián) 兩個各有G1(s)和G2(s)傳遞函數(shù)的系統(tǒng)串聯(lián)后,如果它們的阻抗
15、匹配合適,相互之間不影響彼此的工作狀態(tài),如圖2.3(a)所示,則其傳遞函數(shù)為)()()()()()()()()(21sGsGsZsYsXsZsXsYsG 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級21Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖2.3 兩個系統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)(a)串聯(lián);(b)并聯(lián)G1(s)Z(s)G2(s)G(s)Y(s)X(s)G1(s)G2(s)X(s)Y1(s)Y2(s)Y(s)(b)(a)單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級22Anhui Science and T
16、echnology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式對于由n個系統(tǒng)串聯(lián)組成的新系統(tǒng),則其傳遞函數(shù)為如果兩個系統(tǒng)并聯(lián)時,如圖2.3(b)所示,則其傳遞函數(shù)為niisGsG1)()()()()()()()()()()()()()(212121sGsGsXsYsXsYsXsYsYsXsYsGniisGsG1)()(對于由n個系統(tǒng)并聯(lián)組成的新系統(tǒng),則其傳遞函數(shù)為 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級23Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 當傳遞函數(shù)中,只有a0與b0不為零 a
17、0 y=b0 x 即 稱為零階系統(tǒng)(傳感器)。這種傳感器輸出能精確地跟 蹤輸入,電位器式傳感器就是一種零階系統(tǒng)。除系數(shù)a1,a0,b0外,其他系數(shù)均為零的系統(tǒng)稱為一階系統(tǒng)。由彈簧和阻尼組成的機械系統(tǒng)就是典型的一階傳感器。RC 回路、液體溫度計等也屬于一階系統(tǒng)。kxxab00 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級24Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 2)傳遞函數(shù)的分解 傳感器一般可以近似為集總參數(shù)的、線性的、特性不隨時間變化的系統(tǒng)。其一般形式的傳遞函數(shù)如原式所示。為了說明問題方便并根據(jù)大多數(shù)傳
18、感器的情況,可假設(shè)bm=bm-1=b1=0則式可簡化為 其中分母是s的實系數(shù)多項式。方程式ansn+an-1sn-1+a0s0=001110()()().nnnnY sbG sX sa sasa sa 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級25Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式()/2221111()()()2n rrijijnjnjG sAspss 上式中,每一個因子式可以看成一個子系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。其中A是零階系統(tǒng)的傳遞函數(shù);是一階系統(tǒng)傳遞函數(shù);而 則是二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。由此可見,一個復雜的
19、高階系統(tǒng)總是可以看成是由若干個零階、一階和二階系統(tǒng)串聯(lián)而成的。另一方面,如果將上式的右邊作部分分式展開,則將得到另一種等價的形式:ips 12221njnjjwsws()/22211()2n rrjjiijijnjnja sqG sspss 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級26Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 上式表示一個高階系統(tǒng),也可以看成是由若干個一階和二階系統(tǒng)并聯(lián)而成的。綜上所述可知,一個高階系統(tǒng)的傳感器總可以看成是由若干個零階、一階和二階系統(tǒng)組合而成的。一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的響應是
20、最基本的響應,所以下面著重討論一階和二階系統(tǒng)的動態(tài)特性。3)傳遞函數(shù)的功用 (1)傳遞函數(shù)的功用之一是,在方塊圖中用作表示系統(tǒng)的圖示符號,如圖2.4所示。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級27Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖 2.4 系統(tǒng)的圖示符號bmsm bm 1sm 1 b1s b0ansn an 1sn 1 a1s a0Y(s)y(t)X(s)x(t)單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級28Anhui Science and Technology Univers
21、ity 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 (2)另一方面,當組成系統(tǒng)的各個元件或環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)已知時,可以用傳遞函數(shù)來確定該系統(tǒng)的總特性,可用單個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)的乘積表示系統(tǒng)的傳遞函數(shù),如圖1.6 所示。(3)對于復雜系統(tǒng)的求解,我們可以將其化成簡單系統(tǒng)的組合,其解則為簡單系統(tǒng)解的組合。1.一階(慣性)系統(tǒng)的動態(tài)響應一階(慣性)系統(tǒng)的動態(tài)響應一階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為0001100()()()11bY sbkaG saX sa sassa 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級29Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此
22、處編輯母版標題樣式圖 2.5 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)s222s 1K3K2K1s1被測量電量電量記錄筆運動傳感器放大器記錄器(s1)s22s 12K1K2K3記錄筆運動被測量 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級30Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 進一步寫為1)一階系統(tǒng)的沖激響應設(shè)輸入信號為函數(shù),即/()1/sG ss(t)=,t=00,t0(為單位脈沖函數(shù))其輸出稱為沖激響應。因為L(t)=1()1t dt 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級31Anhui Science
23、and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 Y(s)=G(s)X(s)=G(s)=/1/sk求反變換得y(t)=tek1其相應的曲線如圖2.6所示。由圖可知:在沖激信號出現(xiàn)的瞬間(即t0)響應函數(shù)也突然躍升,其幅度與k成正比,而與時間常數(shù)=a1/a0成反比;在t0時,作指數(shù)衰減,t越小衰減越快,響應的波形也越接近脈沖信號。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級32Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖 2.6 一階系統(tǒng)的沖激響應曲線00.10.20.3
24、0.40.50.60.70.80.91.00.20.40.60.81.0y(t)k/t 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級33Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式其輸出信號稱為階躍響應。因為()()()1(1/)Y sG sX skss由拉氏變換得 2)一階系統(tǒng)的階躍響應一個起始靜止的傳感器若輸入一單位階躍信號0,0()1,0tu tt1()L u ts1()(1)ty tke 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級34Anhui Science and Technology
25、 University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 其響應曲線如圖2.7所示。3)一階系統(tǒng)的頻率響應 一定振幅的周期信號輸入傳感器時,如果這個信號振幅是在傳感器的線性范圍之內(nèi),那么傳感器的輸出可以通過傳遞函數(shù)求出。由于周期信號可用傅里葉級數(shù)表示,因此可以把輸入信號看成是正弦或余弦函數(shù)。sint和cost的拉氏變換分別為 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級35Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖 2.7一階系統(tǒng)的階躍響應曲線 0.20.40.60.81.00.63201234ty(t
26、)k5 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級36Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 這兩個變換乘以傳遞函數(shù)G(s),然后求其逆變換,就可以得到系統(tǒng)響應y(t)。y(t)包括瞬態(tài)響應成分和穩(wěn)態(tài)響應成分。瞬態(tài)響應隨時間的推移會逐漸消失直到穩(wěn)定,因此瞬態(tài)響應可忽略不計。將各頻率不同而幅度相等的正弦信號輸入傳感器,其輸出信號(也是正弦)的幅度及相位與頻率之間的關(guān)系,就稱為頻率響應特性。頻率響應特性可由頻率響應函數(shù)表示,由幅頻和相頻特性組成。設(shè)輸入信號為:22wsw22wss 單擊此處編輯母版文本樣式
27、第二級 第三級 第四級 第五級37Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 x(t)=sint Lx(t)=22ws221()(1/)()kY sssw求反變換得12222211(/)()sin()(1/)(1/)tkwkY tet y(t)包括瞬態(tài)響應成分和穩(wěn)態(tài)響應成分。上式中第一項瞬態(tài)響應隨時間的推移會逐漸消失,因此瞬態(tài)響應就可以忽略不計。所以穩(wěn)態(tài)響應 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級38Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯
28、母版標題樣式221()sin()1y tkt 表示為y(t)=H()sin(t+)其中幅頻特性 H()=相頻特性()=-arctan()221k 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級39Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 將H()和()繪成曲線,如圖2.8所示。圖中縱坐標增益采用分貝值,橫坐標也是對數(shù)坐標,但直接標注值。這種圖又稱為伯德(Bode)圖。由圖可知,一階系統(tǒng)只有在很小時才近似于零階系統(tǒng)特性(即H()=k,()=0)。當時,傳感器靈敏度下降了3dB(即H()=0.707k)。如果取靈
29、敏度下降到 3 dB時的頻率為工作頻帶的上限,則一階系統(tǒng)的上截止頻H=1/,所以時間常數(shù)越小,則工作頻帶越寬。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級40Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖 2.8 一階系統(tǒng)的伯德(Bode)圖20dB/十倍頻0102004590110110()/20 lgH()k/dB 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級41Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 2.二階(振蕩)
30、系統(tǒng)的動態(tài)響應二階(振蕩)系統(tǒng)的動態(tài)響應 彈簧、質(zhì)量和阻尼振動系統(tǒng)(如圖2.9 所示)及RLC串聯(lián)電路是典型的二階系統(tǒng),其微分方程如下:Fkydtydcdtydm22221d qd qLRqedtdtC二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為20222210()2nnnbkG sa sa sass 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級42Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖 2.9 二階系統(tǒng)示意圖mckF 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級43Anhui Science and Techno
31、logy University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 1)二階系統(tǒng)的沖激響應 由 2222222()()()()2()(1)nnnnnnY sG s X sG skksss查表可得當1(欠阻尼)時222()()(1)nnnkY ssws 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級45Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖 2.110 二階系統(tǒng)的沖激響應曲線 0.80.60.40.20246810nty(t)nt0.20.40.6 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級
32、46Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式得 22222211sin(1)111arctan()1(1)111sinh(1)111arctannnntntntnety tt eketh 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級47Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式圖2.11 二階系統(tǒng)的階躍響應曲線2.01.81.61.41.21.00.80.60.40.2012345678910y(t)/k00.20.61.01.5nt
33、 單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級48Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式 圖2.11給出了各種情況下的階躍響應曲線。由圖可知,固有頻率n越高則響應曲線上升越快,而阻尼比越大,則過沖現(xiàn)象減弱,當1 則完全沒有過沖,也不存在振蕩。如果在穩(wěn)態(tài)響應值(y(t)/k=1)上下取10%的誤差帶,而定義響應曲線進入這個誤差帶(再不越出)的時間為建立時間,那么當=0.6 時建立時間最短,約為2.4/n,若誤差帶取5%,則=0.70.8 最好。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級49An
34、hui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式2.3傳感器的靜態(tài)特性標定1.定義:指利用較高等級的標準器具對傳感器的特性進行刻度,或者說通過試驗建立傳感器的輸入量于輸出量之間的關(guān)系。同時也確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。傳感器的標定分靜態(tài)標定和動態(tài)標定。靜態(tài)標定是確定傳感器的靜態(tài)特性指標(線性度等)動態(tài)標定是確定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)(時間常數(shù)等)2.靜態(tài)標定條件:沒有加速度、振動、沖擊以及環(huán)境溫度為(205),相對濕度不大于85%,大氣壓力為(1018)kPa3.精度等級:測量儀器的精度至少要比被標定的傳感器的精度高一等級。單擊
35、此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級50Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式4.靜態(tài)特性的標定方法 將傳感器全量程分成若干等間距的點。根據(jù)傳感器量程分點情況,由小到大逐漸一點一點輸入標準量值,并記錄與各輸入量相對應的輸出值。由大到小逐漸一點一點輸入標準量值,并記錄與各輸入量相對應的輸出值。按照、所述過程對傳感器正反行程往復循環(huán)多次,將得到的輸出輸入測試數(shù)據(jù)列出或畫出曲線 對測試數(shù)據(jù)進行處理,根據(jù)處理結(jié)果可以確定傳感器的線性度等靜態(tài)特性指標。單擊此處編輯母版文本樣式 第二級 第三級 第四級 第五級51Anhui Science and Technology University 理學院理學院單擊此處編輯母版標題樣式2.4傳感器的動態(tài)特性標定 傳感器的動態(tài)特性主要指傳感器的動態(tài)響應,而與動態(tài)響應有關(guān)的參數(shù),一階傳感器只有一個時間常數(shù) ,二階傳感器有固有頻率和阻尼比兩個參量。傳感器進行動態(tài)特性標定的標準激勵源有兩種信號。周期性函數(shù)(正弦函數(shù)、三角函數(shù))瞬變函數(shù)(階躍函數(shù)、半正弦函數(shù))
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