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传感器的特性
作者:方舟电子
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差压变送器, 压力变送器, 压力传感器, 压力开关, 张力传感器, ...
传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系。通常把传感器的特性分为两种:静态特性和动态特性。

静态特性是指输入不随时间而变化的特性,它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。

动态特性是指输入随时间而变化的特性,它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

一般来说,传感器的输入和输出关系可用微分方程来描述。理论上,将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时,即可得到静态特性。因此传感器的静特性是其动特性的一个特例。

传感器除了描述输入与输出量之间的关系特性外,还有与使用条件、使用环境、使用要求等有关的特性。

1 传感器的静特性

传感器的输入-输出关系:输入(外部影响:冲振、电磁场、线性、滞后、重复性、灵敏度、误差因素)—传感器—输出(外部影响:温度、供电、各种干扰稳定性、温漂、稳定性(零漂)、分辨力、误差因素)。

人们总希望传感器的输入与输出成唯一的对应关系,而且最好呈线性关系。但一般情况下,输入输出不会完全符合所要求的线性关系,因传感器本身存在着迟滞、蠕变、摩擦等各种因素,以及受外界条件的各种影响。

传感器静态特性的主要指标有:线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨率、漂移、稳定性等。

2 传感器的动特性

动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

很多传感器要在动态条件下检测,被测量可能以各种形式随时间变化。只要输入量是时间的函数,则其输出量也将是时间的函数,其间关系要用动特性来说明。设计传感器时要根据其动态性能要求与使用条件选择合理的方案和确定合适的参数;使用传感器时要根据其动态特性与使用条件确定合适的使用方法,同时对给定条件下的传感器动态误差作出估计。总之,动特性是传感器性能的一个重要方面,对其进行研究与分析十分必要。总的来说,传感器的动特性取决于传感器本身,另一方面也与被测量的形式有关。

(1)规律性的:1)周期性的:正弦周期输入、复杂周期输入;2)非周期性的:阶跃输入、线性输入、其他瞬变输入
(2)随机性的:1)平稳的:多态历经过程、非多态历经过程;2)非平稳的随机过程。

在研究动态特性时,通常只能根据“规律性”的输入来考虑传感器的响应。复杂周期输入信号可以分解为各种谐波,所以可用正弦周期输入信号来代替。其它瞬变输入不及阶跃输入来得严峻,可用阶跃输入代表。因此,“标准”输入只有三种;正弦周期输入、阶跃输入和线性输入。而经常使用的是前两种。

压力传感器及变送器的静态测量精度与动态精度

压力传感器在测量缓慢变化的信号时,不需要考虑幅频特性和相频特性中的动态误差。其输入输出特性相对理论直线的误差叫测量精度。由于选作参照的工作直线的不同,误差估算也不同。因而一般给出非线性、迟滞、重复性的三项计指标误差,使用者可用之估测总精度水平。一般常用估评法为三项指标的平方和的平方根,而变送器则由于已将信号标准化,因此最大误差为示值相对基线的最大误差。

压力传感器用于动态压力测量时,可用正弦波压力发生器或落锤装置进行动态压力实校。在没有条件时,可以用经验方法选择传感器。当动态测量精度要求较高时,取传感器的固有频率为被测频率的5~10 倍,要求精度不高时,二者盖3~5倍。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (4/1/2016)
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