感測器檢測技術 感測器的靜態特性

2021-10-09 14:26:32 字數 2255 閱讀 4516

3.靈敏度

4.解析度

5.靈敏限

6.遲滯

7.重複性

8.穩定性

感測器的輸入/輸出特性是感測器的基本特性。

根據測量或控制過程中被測量的狀態有靜態和動態之分,從而將感測器的輸入/輸出特性分為靜態特性動態特性

靜態特性是指感測器在穩態(輸入量為常量或變化極慢時)輸入訊號作用下,感測器輸出與輸入訊號之間的關係,一般用曲線、數學表示式或**表示。

在不考慮遲滯、蠕變(固體材料在保持應力不變的條件下,應變隨時間延長而增加的現象)和不穩定性等因素時,感測器的靜態特性可用多項式方程表示:

y =a

0+a1

x+a2

x2+⋅

⋅⋅+a

nx2y = a_0 + a_1x + a_2x^2 + ··· + a_nx^2

y=a0​+

a1​x

+a2​

x2+⋅

⋅⋅+a

n​x2

式中:

感測器的靜態特性曲線可以通過實際測試得到。

衡量靜態特性的主要引數包括測量範圍、線性度、靈敏度、解析度、遲滯、重複性、穩定性等。

各種感測器都有一定的測量範圍,超過規定的測量範圍,測量結果會有較大的誤差或造成感測器的損壞。

例如:

測量範圍為0~100℃時,量程為100℃

測量範圍為20~100℃時,量程為80℃

測量範圍為-20~100℃時,量程為120℃

在規定的條件下,感測器靜態校準曲線(實際曲線)與擬合直線間最大偏差與滿量程輸出值的百分比稱為線性度。

擬合直線是一條通過一定方法繪製出來的直線,求擬合直線的方法有以下幾種。

把感測器的零點輸出平均值與滿度輸出平均值連成直線作為感測器的擬合理想直線。

因為直線的函式關係式為y=k

x+by = kx + b

y=kx+b

,所以我們可以設擬合直線為y=k

x+by = kx + b

y=kx+b

的形式,x是輸入,y是輸出,我們只需要確定k、b這兩個引數即可。

要使誤差最小,其實就是求以上式子的最小值,求最小值就是讓其導數為0:

化簡上述式子:

感測器的靈敏度是指到達穩定工作狀態時,輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比。

解析度是指感測器能檢測到的被測量最小變化量的本領。

有些感測器,當輸入量連續變化時輸出量只作階梯變化,則解析度就是輸出量的每個「階梯」所代表的輸入量的大小:

靈敏限指儀表在刻度起點處引起輸出量變化的輸入量的最小變化值。

所謂最小變化是指使輸出有可覺察到的變化為準。

感測器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現象稱遲滯。

心重複性指的是感測器輸入量按同一方向在全測量範圍內作多次測量時,輸出特性不一致的程度。重複性指標可用標準偏差來計算。

穩定性表示感測器在較長時間內保持其效能引數的能力,故又稱長期穩定性。

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