緒論測(cè)量特性

1、2022-6-232 ( 緒論緒論( 傳感器技術(shù)基礎(chǔ)傳感器技術(shù)基礎(chǔ)2022-6-235( 傳感器的基本概念傳感器的基本概念( 傳感器的作用和地位傳感器的作用和地位( 傳感器技術(shù)的發(fā)展傳感器技術(shù)的發(fā)展( 本課程的特點(diǎn)和目的本課程的特點(diǎn)和目的2022-6-236&傳感器（傳感器（Transducer/Sensor）是一種以一定的精）是一種以一定的精確度把確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置某種物理量的測(cè)量裝置。&它是一種輸入量是被測(cè)量的它是一種輸入量是被測(cè)量的特殊的測(cè)量變換器特殊的測(cè)量變換器（“測(cè)量變換器測(cè)量變換器”是指

2、能將一種信號(hào)按照某種規(guī)律變換成另外是指能將一種信號(hào)按照某種規(guī)律變換成另外一種信號(hào)輸出的器件或裝置一種信號(hào)輸出的器件或裝置）。在此討論僅限于輸出）。在此討論僅限于輸出為電量或電參量的傳感器。為電量或電參量的傳感器。 2022-6-237&傳感器的作用就是感覺、感知和傳送。是人類五官傳感器的作用就是感覺、感知和傳送。是人類五官的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。的延長(zhǎng)，又稱之為電五官。&傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。傳感器處于被測(cè)量與控制系統(tǒng)的接口位與手段。傳感器處于被測(cè)量與控制系統(tǒng)的接口位置，是感知、獲取與檢測(cè)自然界信息的窗口，更置，是感知、獲取

3、與檢測(cè)自然界信息的窗口，更是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的重要基礎(chǔ)。是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的重要基礎(chǔ)。2022-6-238眼睛眼睛水龍頭水龍頭大腦大腦手手2022-6-2392022-6-2310&隨著科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)也在不斷的更新發(fā)隨著科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)也在不斷的更新發(fā)展：展：1.1. 新型傳感器的開發(fā)新型傳感器的開發(fā) 2.2. 集成化、多功能和智能化集成化、多功能和智能化 3.3. 新材料開發(fā)新材料開發(fā) 4.4. 新工藝、新技術(shù)的采用新工藝、新技術(shù)的采用 5.5. 智能材料智能材料 2022-6-2311&傳感器原理與應(yīng)用課程是測(cè)控、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)傳感器原理與應(yīng)用課程是測(cè)控

4、、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、機(jī)電一體化等專業(yè)的專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，是用、機(jī)電一體化等專業(yè)的專業(yè)課或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課，是一門新興的邊緣學(xué)科。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)一門新興的邊緣學(xué)科。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生生了解各類傳感器的原理與功能、測(cè)量電路和應(yīng)用了解各類傳感器的原理與功能、測(cè)量電路和應(yīng)用范圍范圍；能對(duì)實(shí)際的檢測(cè)系統(tǒng)提出合理的方案，并選能對(duì)實(shí)際的檢測(cè)系統(tǒng)提出合理的方案，并選擇合理的檢測(cè)器件和系統(tǒng)方案進(jìn)行檢測(cè)擇合理的檢測(cè)器件和系統(tǒng)方案進(jìn)行檢測(cè)。&本課程信息量大，涉及的理論基礎(chǔ)較廣，應(yīng)用領(lǐng)域本課程信息量大，涉及的理論基礎(chǔ)較廣，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，與實(shí)際結(jié)合非常緊密。十分廣泛，與實(shí)際結(jié)合非常緊密。&注重：注重：理

5、論性理論性、系統(tǒng)性系統(tǒng)性、應(yīng)用性應(yīng)用性和和創(chuàng)新性創(chuàng)新性。2022-6-2312( 傳感器的組成及分類傳感器的組成及分類( 傳感器的基本特性傳感器的基本特性( 常用信號(hào)調(diào)理電路常用信號(hào)調(diào)理電路2022-6-2313一一傳感器的一般組成傳感器的一般組成傳感器的組成傳感器的組成敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)調(diào)理電路敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、信號(hào)調(diào)理電路敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件信號(hào)信號(hào)調(diào)理電路調(diào)理電路直接感受（接觸）直接感受（接觸）被測(cè)量被測(cè)量，并輸出一個(gè)隨被測(cè)量成，并輸出一個(gè)隨被測(cè)量成 確定關(guān)確定關(guān)系系變化的某一變化的某一物理量物理量（位移量、形變量等）（位移量、形變量等）被測(cè)量被測(cè)量物理量物理量物理量

6、物理量電路參量電路參量將敏感元件輸出的將敏感元件輸出的物理量物理量轉(zhuǎn)換成隨之變化的轉(zhuǎn)換成隨之變化的電路參量電路參量（電感、電容、電阻）或（電感、電容、電阻）或電量電量（電壓、電流、電荷）（電壓、電流、電荷）電路參量電路參量電量電量此電路產(chǎn)生一個(gè)隨此電路產(chǎn)生一個(gè)隨電路參量電路參量變化的變化的電量電量（電壓、電流等）（電壓、電流等）輸出，或?qū)⑥D(zhuǎn)換元件輸出的電量信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮敵?，或?qū)⑥D(zhuǎn)換元件輸出的電量信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理（如信號(hào)的解調(diào)）（如信號(hào)的解調(diào)）。非電非電物理量物理量被測(cè)量被測(cè)量電路參數(shù)電路參數(shù)或電量或電量電量電量p膜盒膜盒 調(diào)理調(diào)理 電路電路輸出輸出差動(dòng)變壓器差動(dòng)變壓器式傳感器式

7、傳感器鐵芯鐵芯輔助輔助電源電源2022-6-2314二二傳感器的分類傳感器的分類 物性型物性型: :利用某些功能材料本身具有利用某些功能材料本身具有的客觀屬性（內(nèi)在特性及效應(yīng)）來感的客觀屬性（內(nèi)在特性及效應(yīng)）來感受被測(cè)量變化，并轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的受被測(cè)量變化，并轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的傳感器。傳感器。例如：例如：水銀溫度計(jì)、半導(dǎo)體水銀溫度計(jì)、半導(dǎo)體應(yīng)變片、壓電傳感器，以及各種半導(dǎo)應(yīng)變片、壓電傳感器，以及各種半導(dǎo)體傳感器等體傳感器等。1.1. 按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。(1) 物理型：物理型：利用某些敏感元件的物理結(jié)構(gòu)或某些功能材利用某些敏感元件的物理結(jié)構(gòu)或某

8、些功能材料的物理特性及效應(yīng)制成的傳感器，如電阻應(yīng)變效應(yīng)、料的物理特性及效應(yīng)制成的傳感器，如電阻應(yīng)變效應(yīng)、壓阻效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等等。壓阻效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等等。2022-6-2315二二傳感器的分類傳感器的分類1.1. 按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。(1) 物理型：物理型：利用某些敏感元件的物理結(jié)構(gòu)或某些功能材利用某些敏感元件的物理結(jié)構(gòu)或某些功能材料的物理特性及效應(yīng)制成的傳感器。料的物理特性及效應(yīng)制成的傳感器。 結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變。依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變。例如：例如：金屬應(yīng)變片、電容式和電感式傳

9、感器等金屬應(yīng)變片、電容式和電感式傳感器等。 復(fù)合型復(fù)合型：將中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)與物性型敏感元件復(fù)合而將中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)與物性型敏感元件復(fù)合而成的傳感器。成的傳感器。2022-6-2316二二傳感器的分類傳感器的分類1. 按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。(2) 化學(xué)型：化學(xué)型：利用電化學(xué)反應(yīng)原理，將各種化學(xué)物質(zhì)（如利用電化學(xué)反應(yīng)原理，將各種化學(xué)物質(zhì)（如電解質(zhì)、化合物、分子、離子等）的狀態(tài)、成分、濃度電解質(zhì)、化合物、分子、離子等）的狀態(tài)、成分、濃度等變化轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的傳感器，也可稱為電化學(xué)等變化轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的傳感器，也可稱為電化學(xué)式式傳傳感器。感器。該類傳感器一般

10、是以離子導(dǎo)電為基礎(chǔ)制成的，根據(jù)其該類傳感器一般是以離子導(dǎo)電為基礎(chǔ)制成的，根據(jù)其電特性的形成不同，電化學(xué)傳感器可分為電位式傳感器，電特性的形成不同，電化學(xué)傳感器可分為電位式傳感器，電導(dǎo)式傳感器，電量式傳感器，極譜式傳感器和電解式電導(dǎo)式傳感器，電量式傳感器，極譜式傳感器和電解式傳感器等。傳感器等。 2022-6-2317二二傳感器的分類傳感器的分類1. 按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。按工作機(jī)理：物理型、化學(xué)型、生物型。(3) 生物型：生物型：利用微生物或者生物組織中生命體的活動(dòng)現(xiàn)利用微生物或者生物組織中生命體的活動(dòng)現(xiàn)象作為變換結(jié)構(gòu)的傳感器。象作為變換結(jié)構(gòu)的傳感器。這類傳感器是以生物體活性物質(zhì)

11、（酶、抗體、抗原、這類傳感器是以生物體活性物質(zhì)（酶、抗體、抗原、激素、細(xì)胞、微生物等）作為敏感元件，以選擇性電極激素、細(xì)胞、微生物等）作為敏感元件，以選擇性電極（氧電極、氫電極、過氧化氫電極等）作為轉(zhuǎn)換元件。（氧電極、氫電極、過氧化氫電極等）作為轉(zhuǎn)換元件。生物型傳感器按照其敏感元件（感受器）所采用的生命生物型傳感器按照其敏感元件（感受器）所采用的生命物質(zhì)分類，可分為微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳物質(zhì)分類，可分為微生物傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、細(xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌⒏衅?、?xì)胞傳感器、酶?jìng)鞲衅鳌NA傳感器等等。傳感器等等。2022-6-2318二二傳感器的分類傳感器的分類2. 按輸出信號(hào)

12、種類：電參量型、電量型。按輸出信號(hào)種類：電參量型、電量型。(1) 電參量型電參量型：傳感器輸出信號(hào)是電路參數(shù)，包括電阻、傳感器輸出信號(hào)是電路參數(shù)，包括電阻、電容和電感電容和電感( (自感自感) )，如電阻應(yīng)變計(jì)、壓阻傳感器、光，如電阻應(yīng)變計(jì)、壓阻傳感器、光敏電阻、電容式傳感器、自感式傳感器和反射式電渦敏電阻、電容式傳感器、自感式傳感器和反射式電渦流傳感器等。流傳感器等。 電參量型傳感器由于需要外部激勵(lì)電源，故都屬于電參量型傳感器由于需要外部激勵(lì)電源，故都屬于能量控制型傳感器。能量控制型傳感器。 2022-6-2319二二傳感器的分類傳感器的分類2. 按輸出信號(hào)種類：電參量型、電量型。按輸出信號(hào)

13、種類：電參量型、電量型。(2) 電量型電量型：傳感器輸出是電荷、電流或電壓等電量，常傳感器輸出是電荷、電流或電壓等電量，常見的電壓輸出型有磁電傳感器、壓磁式傳感器、霍爾見的電壓輸出型有磁電傳感器、壓磁式傳感器、霍爾傳感器、熱電偶和光電池，還有差動(dòng)變壓器式傳感器傳感器、熱電偶和光電池，還有差動(dòng)變壓器式傳感器和透射式電渦流傳感器等。和透射式電渦流傳感器等。 有些電量型傳感器不需外界能源，是典型的有些電量型傳感器不需外界能源，是典型的自源型自源型傳感器，又稱為能量轉(zhuǎn)換型，如熱電偶、光電池和傳感器，又稱為能量轉(zhuǎn)換型，如熱電偶、光電池和壓電傳感器。壓電傳感器。有些電量型傳感器需要外接輔助電源或磁源有些電

14、量型傳感器需要外接輔助電源或磁源( (帶激勵(lì)帶激勵(lì)源型，又稱為輔助能源型源型，又稱為輔助能源型) )，如磁電式傳感器、差動(dòng)變，如磁電式傳感器、差動(dòng)變壓器式傳感器、透射式電渦流傳感器、壓磁傳感器、壓器式傳感器、透射式電渦流傳感器、壓磁傳感器、霍爾傳感器等?；魻杺鞲衅鞯?。 2022-6-2320二二傳感器的分類傳感器的分類3. 按被測(cè)量：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感按被測(cè)量：位移傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、溫度傳感器等等。器、溫度傳感器等等。4. 按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系：能量控制型、能量轉(zhuǎn)換型。按能量轉(zhuǎn)換關(guān)系：能量控制型、能量轉(zhuǎn)換型。(2) 能量轉(zhuǎn)換型：能量轉(zhuǎn)換型：直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作，

15、又直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作，又稱為自源型。例如稱為自源型。例如: :壓電式傳感器、熱電偶溫度計(jì)、光電壓電式傳感器、熱電偶溫度計(jì)、光電池等。池等。(1) 能量控制型能量控制型: :從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化，又稱為外源型能量的變化，又稱為外源型 。例如。例如: :電阻應(yīng)變片、電容傳電阻應(yīng)變片、電容傳感器等。感器等。2022-6-2321二二傳感器的分類傳感器的分類5. 按輸出信號(hào)性質(zhì)：按輸出信號(hào)性質(zhì)：(1) 模擬傳感器模擬傳感器。將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)(2) 數(shù)字傳感器數(shù)字傳感器。將被測(cè)

16、量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)。將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。（包括直接和間接轉(zhuǎn)換）。如碼盤式編碼器（又稱為絕如碼盤式編碼器（又稱為絕對(duì)編碼器）對(duì)編碼器）。(3) 膺數(shù)字傳感器膺數(shù)字傳感器。將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短。將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。周期信號(hào)的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。如脈沖式編如脈沖式編碼器（又稱為增量編碼器）碼器（又稱為增量編碼器）。(4) 開關(guān)傳感器開關(guān)傳感器。當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值。當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。時(shí)，傳感器

17、相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。 2022-6-2322二二傳感器的分類傳感器的分類6. 按制造工藝分：按制造工藝分： 其他分類方式：其他分類方式：p 按傳感器轉(zhuǎn)換過程可逆與否：可逆?zhèn)鞲衅骱筒豢赡姘磦鞲衅鬓D(zhuǎn)換過程可逆與否：可逆?zhèn)鞲衅骱筒豢赡鎮(zhèn)鞲衅?。傳感器?p 按傳感器有反饋回路與否：開環(huán)傳感器、閉環(huán)傳感按傳感器有反饋回路與否：開環(huán)傳感器、閉環(huán)傳感器。器。2022-6-2323三三對(duì)傳感器的基本性能要求對(duì)傳感器的基本性能要求 基本性能要求：基本性能要求：穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速。即：。即： 輸出信號(hào)與被測(cè)量之間具有唯一確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系；輸出信號(hào)與被測(cè)量之間具有唯一確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

18、 輸出信號(hào)應(yīng)與其后的電子系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)或光學(xué)系輸出信號(hào)應(yīng)與其后的電子系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)或光學(xué)系統(tǒng)等相匹配，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示；統(tǒng)等相匹配，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示； 具有盡可能寬的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍和良好的響應(yīng)特性；具有盡可能寬的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍和良好的響應(yīng)特性； 具有足夠高的分辨率和信噪比；具有足夠高的分辨率和信噪比； 盡可能不改變被測(cè)系統(tǒng)的原有狀態(tài)，保證對(duì)被測(cè)量的干盡可能不改變被測(cè)系統(tǒng)的原有狀態(tài)，保證對(duì)被測(cè)量的干擾盡可能?。粩_盡可能小； 性能穩(wěn)定可靠，不受被測(cè)量參數(shù)因素的影響，抗干擾能性能穩(wěn)定可靠，不受被測(cè)量參數(shù)因素的影響，抗干擾能力強(qiáng)。力強(qiáng)。2022-6-2324一一 傳感器的數(shù)學(xué)模

19、型傳感器的數(shù)學(xué)模型根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)，將傳感器的數(shù)學(xué)模型分根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)，將傳感器的數(shù)學(xué)模型分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型兩種。為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型兩種。1.傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型是在輸入量為靜態(tài)值時(shí)，即傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型是在輸入量為靜態(tài)值時(shí)，即輸入量對(duì)時(shí)間的各階導(dǎo)數(shù)等于零時(shí)，其輸出量與輸輸入量對(duì)時(shí)間的各階導(dǎo)數(shù)等于零時(shí)，其輸出量與輸入量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。入量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。 230123nnyaa xa xa xa x2022-6-2325一一 傳感器的數(shù)學(xué)模型傳感器的數(shù)學(xué)模型1.傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的理想靜態(tài)特性為一次線性特

20、性，一般數(shù)學(xué)傳感器的理想靜態(tài)特性為一次線性特性，一般數(shù)學(xué)模型中的奇次項(xiàng)線性特性好，而偶次項(xiàng)帶來非線性模型中的奇次項(xiàng)線性特性好，而偶次項(xiàng)帶來非線性特性。特性。為了提高線性特性，通常采用為了提高線性特性，通常采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，消除偶，消除偶次項(xiàng)，提高線性度。次項(xiàng)，提高線性度。常常利用靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)來建立靜態(tài)數(shù)學(xué)模型或繪制靜常常利用靜態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)來建立靜態(tài)數(shù)學(xué)模型或繪制靜態(tài)標(biāo)定曲線，然后根據(jù)靜態(tài)標(biāo)定曲線來表述傳感器的靜態(tài)標(biāo)定曲線，然后根據(jù)靜態(tài)標(biāo)定曲線來表述傳感器的靜態(tài)特性態(tài)特性。 35135( )()2()y xyxa xa xa x2022-6-2326一一 傳感器的數(shù)學(xué)模型傳感器的數(shù)學(xué)模型2

21、.傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型u若已知若已知x(t)、h(t)、y(t)中的任意兩個(gè)，就可以對(duì)出第三個(gè)未知中的任意兩個(gè)，就可以對(duì)出第三個(gè)未知量。量。u理想的測(cè)試裝置理想的測(cè)試裝置x(t)和和y(t)一一對(duì)應(yīng)，它們成線性關(guān)系最佳。一一對(duì)應(yīng)，它們成線性關(guān)系最佳。h(t)H(s)x(t)y(t)X(s)Y(s)系統(tǒng)系統(tǒng)2022-6-2327一一 傳感器的數(shù)學(xué)模型傳感器的數(shù)學(xué)模型2.傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型11101( )( )( )( )nnnnnnd y tdy tdy taaaa y tdtdtdt11101( )( )( )( )mmmmmmd x tdx tdx

22、tbbbb x tdtdtdt傳感器的輸出量為與輸入量為之間的關(guān)系為傳感器的輸出量為與輸入量為之間的關(guān)系為： 零階傳感器的數(shù)學(xué)模型：零階傳感器的數(shù)學(xué)模型：0000( )( )( )( )( )ba y tb x ty tx tSx ta2022-6-2328一一 傳感器的數(shù)學(xué)模型傳感器的數(shù)學(xué)模型2.傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 一階傳感器的數(shù)學(xué)模型：一階傳感器的數(shù)學(xué)模型：100( )( )( )dy taa y tb x tdt 二階傳感器的數(shù)學(xué)模型：二階傳感器的數(shù)學(xué)模型：221002( )( )( )( )d y tdy taaa y tb x tdtdt2022-6-2329一

23、一 傳感器的數(shù)學(xué)模型傳感器的數(shù)學(xué)模型2.傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型時(shí)不變線性傳感器具有以下性質(zhì)：時(shí)不變線性傳感器具有以下性質(zhì)： 疊加性：疊加性：1212( )( )( )( )x tx ty ty t 比例性：比例性： ( )( )cx tcy t 微分性：微分性： ( )( )dx tdy tdtdt 積分性：積分性： 頻率保持性：頻率保持性： 00( )( )ttx t dty t dt00sin()sin()xtyt2022-6-2330一一 傳感器的數(shù)學(xué)模型傳感器的數(shù)學(xué)模型2.傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 描述系統(tǒng)傳輸特性的三種模型：描述系統(tǒng)傳輸特性的三種模型

24、：(1) 傳遞函數(shù)（傳遞函數(shù)（復(fù)數(shù)域復(fù)數(shù)域）(2) 頻率響應(yīng)函數(shù)（頻率響應(yīng)函數(shù)（頻率域頻率域）(3) 脈沖響應(yīng)函數(shù)（脈沖響應(yīng)函數(shù)（時(shí)間域時(shí)間域）2022-6-2331b.并聯(lián)系統(tǒng)：并聯(lián)系統(tǒng)：parallel system(1) 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)(transfer function) niisHsH1)()( niisHsH1)()(a.串聯(lián)系統(tǒng)：串聯(lián)系統(tǒng)：series system 特點(diǎn)特點(diǎn)：只反映傳感器的傳輸、轉(zhuǎn)換和響應(yīng)特性，而與傳感：只反映傳感器的傳輸、轉(zhuǎn)換和響應(yīng)特性，而與傳感器的具體物理結(jié)構(gòu)無關(guān)；表示了傳感器本身的特性，與輸器的具體物理結(jié)構(gòu)無關(guān)；表示了傳感器本身的特性，與輸入量無關(guān)。入量

25、無關(guān)。11101110( )( )( )mmmmnnnnb sbsb sbY sH sX sa sasa sa2022-6-2332(2) 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù) 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)：傳感器的傳感器的穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)與輸入信與輸入信號(hào)之間的關(guān)系隨著信號(hào)頻率而變化的特性稱為頻號(hào)之間的關(guān)系隨著信號(hào)頻率而變化的特性稱為頻率響應(yīng)特性，簡(jiǎn)稱率響應(yīng)特性，簡(jiǎn)稱頻率特性頻率特性或或頻響特性頻響特性。設(shè)輸入為：設(shè)輸入為：x(t)=Xsint，則輸出為：則輸出為：y(t)=Ysin(t+) 頻響函數(shù)即當(dāng)簡(jiǎn)諧信號(hào)作用于傳感器時(shí)，在頻響函數(shù)即當(dāng)簡(jiǎn)諧信號(hào)作用于傳感器時(shí)，在穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出量與輸入

26、量之復(fù)數(shù)比。其指數(shù)形式：下的輸出量與輸入量之復(fù)數(shù)比。其指數(shù)形式： jjXYtxFtxFXYtxFtxXYFjXjYtxXYtYy )()(sin2022-6-2333a) 幅頻特性幅頻特性：頻響特性的模（稱為動(dòng)態(tài)靈敏度或增頻響特性的模（稱為動(dòng)態(tài)靈敏度或增益）。表示傳感器輸出、輸入的幅值比隨頻率益）。表示傳感器輸出、輸入的幅值比隨頻率而而變化的特性，稱為幅頻特性。變化的特性，稱為幅頻特性。 XYjXjY)(A b) 相頻特性相頻特性：頻率特性的相位角。表示輸出滯后于輸頻率特性的相位角。表示輸出滯后于輸入的角度隨頻率入的角度隨頻率而變化的特性，稱為相頻特性。而變化的特性，稱為相頻特性。 )()(R

27、e)()(Imarctan)( jXjYjXjY 系統(tǒng)的頻響特性包括：系統(tǒng)的頻響特性包括：幅頻特性幅頻特性和和相頻特性相頻特性。(2) 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)2022-6-2334 頻響函數(shù)的求法頻響函數(shù)的求法 初始條件為零的條件下，同時(shí)測(cè)得輸入初始條件為零的條件下，同時(shí)測(cè)得輸入x(t)和輸出和輸出y(t)，由，由其傅里葉變換其傅里葉變換X(j)和和Y(j)求得頻率響應(yīng)函數(shù)：求得頻率響應(yīng)函數(shù)： jXjY)j(H 當(dāng)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則：當(dāng)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，則： jHSHjS 實(shí)驗(yàn)法：對(duì)裝置施加幅值不變，頻率實(shí)驗(yàn)法：對(duì)裝置施加幅值不變，頻率i自小到大變化的自小到大變化的簡(jiǎn)諧信號(hào)，分別測(cè)出各頻率點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)

28、輸出的幅值和相位，簡(jiǎn)諧信號(hào)，分別測(cè)出各頻率點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)輸出的幅值和相位，計(jì)算輸出、輸入的幅值比計(jì)算輸出、輸入的幅值比A(i)和相位差和相位差(i)，就可以得，就可以得到系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。到系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)。(2) 頻率響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)2022-6-2335 )()()()()()()()(1)()(11thsHLsYLtysHsHsXsYtLsX 當(dāng)系統(tǒng)的輸入為單位沖激信號(hào)當(dāng)系統(tǒng)的輸入為單位沖激信號(hào)(t)時(shí)，時(shí)，(3) 瞬態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng) 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的全響應(yīng)為：系統(tǒng)對(duì)任意輸入的全響應(yīng)為： )()()()()(1txthsXsHLty 系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)系統(tǒng)對(duì)任意輸入的響應(yīng)y(t)包括瞬

29、態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)包括瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的全響應(yīng)過程。響應(yīng)的全響應(yīng)過程。2022-6-2336二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)傳感器的傳感器的靜態(tài)特性靜態(tài)特性：指當(dāng)傳感器輸入量（被測(cè)：指當(dāng)傳感器輸入量（被測(cè)量）是常量（穩(wěn)定狀態(tài)的信號(hào)或變化及其緩慢量）是常量（穩(wěn)定狀態(tài)的信號(hào)或變化及其緩慢的信號(hào)）時(shí)，輸入與輸出之間的關(guān)系。的信號(hào)）時(shí)，輸入與輸出之間的關(guān)系。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度線性度、 靈敏度靈敏度，遲滯遲滯和和重復(fù)性重復(fù)性、精度精度、分辨率分辨率、穩(wěn)定性穩(wěn)定性和和漂移漂移等。等。 2022-6-23371. 線性度線性度(linearity)線性度線性

30、度：指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度，指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度，是表示是表示測(cè)量系統(tǒng)輸出測(cè)量系統(tǒng)輸出- -輸入校準(zhǔn)曲線輸入校準(zhǔn)曲線（標(biāo)定曲線）與所選（標(biāo)定曲線）與所選定的擬合直線之間的吻和（或偏離）程度的指標(biāo)。定的擬合直線之間的吻和（或偏離）程度的指標(biāo)。：相對(duì)誤差：相對(duì)誤差理理論論滿滿量量程程輸輸出出值值最最大大偏偏差差間間的的輸輸出出平平均均值值與與擬擬合合直直線線其其中中FSmaxFSmaxLyy%yy:100二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-2338擬合直線及其獲取方法擬合直線及其獲取方法擬合直線擬合直線：在測(cè)試系統(tǒng)非線性項(xiàng)的方次

31、不高，輸入量變化：在測(cè)試系統(tǒng)非線性項(xiàng)的方次不高，輸入量變化范圍不大的條件下，可以用一條參考直線來近似地代表實(shí)際曲范圍不大的條件下，可以用一條參考直線來近似地代表實(shí)際曲線的一段，所采用的直線稱為擬合直線。線的一段，所采用的直線稱為擬合直線。 擬合直線的擬合方法：擬合直線的擬合方法： 端點(diǎn)直線法端點(diǎn)直線法：端點(diǎn)是指量程上、下極限值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，通：端點(diǎn)是指量程上、下極限值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，通常取零位輸出值作為直線的起點(diǎn)，滿量程輸出值作為直常取零位輸出值作為直線的起點(diǎn)，滿量程輸出值作為直線的終點(diǎn)，兩個(gè)端點(diǎn)的連線即是擬合直線。線的終點(diǎn)，兩個(gè)端點(diǎn)的連線即是擬合直線。 端點(diǎn)平移直線法端點(diǎn)平移直線法：在端點(diǎn)直線法的：在

32、端點(diǎn)直線法的基礎(chǔ)上，將端點(diǎn)直線平行移動(dòng)，移基礎(chǔ)上，將端點(diǎn)直線平行移動(dòng)，移動(dòng)間距為的一半，使靜態(tài)標(biāo)定曲線動(dòng)間距為的一半，使靜態(tài)標(biāo)定曲線分布在擬合直線的兩側(cè)。分布在擬合直線的兩側(cè)。最小二乘法最小二乘法：按最小二乘法（殘差：按最小二乘法（殘差平方和最小）求取擬合直線。平方和最?。┣笕M合直線。圖圖2.7 2.7 端點(diǎn)直線法端點(diǎn)直線法 圖圖2.8 2.8 端點(diǎn)平移直線法端點(diǎn)平移直線法圖圖2.9 2.9 最小二乘擬合法最小二乘擬合法2022-6-23392. 靈敏度靈敏度(sensitivity)靈敏度靈敏度：傳感器輸出量增量與被測(cè)輸入量增量之比。：傳感器輸出量增量與被測(cè)輸入量增量之比。： 對(duì)線性傳感器

33、對(duì)線性傳感器：K=y/x 對(duì)非線性傳感器對(duì)非線性傳感器： K=dy/dx（適用于所有類型傳感器適用于所有類型傳感器）靈敏度的用途：判斷測(cè)量系統(tǒng)或傳感器是否為線性靈敏度的用途：判斷測(cè)量系統(tǒng)或傳感器是否為線性為為分析系統(tǒng)的測(cè)量特性打下理論基礎(chǔ)分析系統(tǒng)的測(cè)量特性打下理論基礎(chǔ)；估計(jì)測(cè)量特性曲線的大致形；估計(jì)測(cè)量特性曲線的大致形狀。狀。二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23403. 遲滯遲滯（回差、滯后，回差、滯后，hysteresis, after effect ）遲滯遲滯：在相同工作條件下，進(jìn)行全量程范圍校準(zhǔn)時(shí)，：在相同工作條件下，進(jìn)行全量程范圍校準(zhǔn)時(shí)，傳感器在正（輸入

34、量增大）反（輸入量減?。┬袀鞲衅髟谡ㄝ斎肓吭龃螅┓矗ㄝ斎肓繙p?。┬谐唐陂g其輸出程期間其輸出- -輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象。輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象。n 表示方法：表示方法：理論滿量程輸出值理論滿量程輸出值的最大差值。的最大差值。正反行程輸出正反行程輸出其中其中FSmaxFSmaxHyy%yy:100死區(qū)死區(qū) 死區(qū)效應(yīng)死區(qū)效應(yīng) 回差（變差）回差（變差）H Hm my yFsFs滯后滯后二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23414.重復(fù)性重復(fù)性（repeatability,再現(xiàn)性再現(xiàn)性reproducibility）重復(fù)性重復(fù)性：衡量傳感器在同一工作條件下，輸入量按

35、同：衡量傳感器在同一工作條件下，輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線一方向作全量程連續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線間一致程度的指標(biāo)間一致程度的指標(biāo)。 表示方法：表示方法：理論滿量程輸出值理論滿量程輸出值的最大差值的最大差值正反行程輸出正反行程輸出其中其中 FSRMFSRMRyyyy :%100 二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23425.精度精度（精確度，精確度，precision，accuracy）精度精度：是反映傳感器測(cè)量結(jié)果與真值的接近程度。精是反映傳感器測(cè)量結(jié)果與真值的接近程度。精度的指標(biāo)包括度的指標(biāo)包括精密度精密度、正確度正確度和和準(zhǔn)確度（

36、精確準(zhǔn)確度（精確度）。度）。 二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23435.精度精度（精確度，精確度，precision，accuracy）二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23445.精度精度（精確度，精確度，precision，accuracy）二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)%arm注注：引用誤差可用于評(píng)價(jià)某些測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度高低。國際引用誤差可用于評(píng)價(jià)某些測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度高低。國際規(guī)定電測(cè)儀表的精度等級(jí)指數(shù)分為規(guī)定電測(cè)儀表的精度等級(jí)指數(shù)分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共共7個(gè)等級(jí)，其

37、最大的引用誤差不超過儀器精度等個(gè)等級(jí)，其最大的引用誤差不超過儀器精度等級(jí)指數(shù)百分?jǐn)?shù)，即：級(jí)指數(shù)百分?jǐn)?shù)，即：精度等級(jí)精度等級(jí)：允許的最大引用誤差去掉百分號(hào)和允許的最大引用誤差去掉百分號(hào)和號(hào)后號(hào)后的數(shù)字來衡量的的數(shù)字來衡量的。2022-6-23456.分辨率分辨率（resolution）分辨率分辨率：表示傳感器能夠檢測(cè)到輸入量最小變化量的：表示傳感器能夠檢測(cè)到輸入量最小變化量的能力?；蛘呤悄苓^引起輸出產(chǎn)生可察覺變化量的能力?；蛘呤悄苓^引起輸出產(chǎn)生可察覺變化量的輸入量的增量，又稱為分辨力。輸入量的增量，又稱為分辨力。 對(duì)于數(shù)字式傳感器，其分辨率是指能夠引起輸出數(shù)對(duì)于數(shù)字式傳感器，其分辨率是指能夠引起

38、輸出數(shù)字的末位數(shù)發(fā)生變化所對(duì)應(yīng)的輸入量的增量字的末位數(shù)發(fā)生變化所對(duì)應(yīng)的輸入量的增量 二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23467.漂移漂移（drift）漂移漂移：指在外界的干擾下，在一定時(shí)間間隔內(nèi)，傳感指在外界的干擾下，在一定時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的、不需要的變化。器輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的、不需要的變化。 漂移包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移等。其中，零點(diǎn)漂移包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移等。其中，零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移又可分為時(shí)間漂移和溫度漂移。漂移或靈敏度漂移又可分為時(shí)間漂移和溫度漂移。時(shí)間漂移是指在規(guī)定的條件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時(shí)間的時(shí)間漂移是指在規(guī)定的條

39、件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時(shí)間的緩慢變化。緩慢變化。溫度漂移是指環(huán)境溫度變化而引起的零點(diǎn)或靈敏度的漂溫度漂移是指環(huán)境溫度變化而引起的零點(diǎn)或靈敏度的漂移。移。二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23478.穩(wěn)定性穩(wěn)定性（stability）穩(wěn)定性穩(wěn)定性：指在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，傳感器對(duì)于大小相同的指在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，傳感器對(duì)于大小相同的輸入量，其輸出量發(fā)生變化的程度。輸入量，其輸出量發(fā)生變化的程度。 穩(wěn)定性誤差常用相對(duì)誤差或絕對(duì)誤差來表示。穩(wěn)定性誤差常用相對(duì)誤差或絕對(duì)誤差來表示。 二二 傳感器的傳感器的靜態(tài)靜態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-2348 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性：傳感器的動(dòng)

40、態(tài)特性是指其輸出對(duì)隨時(shí)：傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性，它反映傳感器輸出間變化的輸入量的響應(yīng)特性，它反映傳感器輸出量再現(xiàn)輸入量變化的能力。量再現(xiàn)輸入量變化的能力。 基本環(huán)節(jié)：零階系統(tǒng)、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)。基本環(huán)節(jié)：零階系統(tǒng)、一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)。三三 傳感器的傳感器的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-2349 零階系統(tǒng)零階系統(tǒng)K )X(j)Y(jK X(s)Y(s)y:000000ababKxxab頻響函數(shù)：頻響函數(shù)：傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：微分方程微分方程是一種與頻率無關(guān)的環(huán)節(jié)，是一種與頻率無關(guān)的環(huán)節(jié)，故又稱故又稱比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)或或無慣性無慣性環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)。三三 傳

41、感器的傳感器的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo) 零階測(cè)量系統(tǒng)的輸出信號(hào)能按一定比例，無延遲和無零階測(cè)量系統(tǒng)的輸出信號(hào)能按一定比例，無延遲和無慣性地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化。慣性地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化。2022-6-2350)arctan()(a/bKa/ajxbyadtdya相頻特性：相頻特性：幅頻特性：幅頻特性：靜態(tài)靈敏度靜態(tài)靈敏度時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)其中其中頻率特性：頻率特性：傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：微分方程：微分方程：100010021)(K/)A(1K )X(j)Y(j1sK X(s)Y(s) 一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)一階環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性主一階環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性主要取決于時(shí)間常數(shù)要取決于時(shí)間常數(shù)；時(shí)間；時(shí)間常數(shù)

42、常數(shù)決定了該裝置使用的決定了該裝置使用的頻率范圍，頻率范圍，小，階躍響應(yīng)小，階躍響應(yīng)迅速，頻率響應(yīng)的上截止頻迅速，頻率響應(yīng)的上截止頻率高。率高。的大小表示慣性的的大小表示慣性的大小，故一階環(huán)節(jié)又稱為大小，故一階環(huán)節(jié)又稱為慣慣性環(huán)節(jié)性環(huán)節(jié)。三三 傳感器的傳感器的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)一階測(cè)量裝置適用于測(cè)量緩變或低頻的被測(cè)量。一階測(cè)量裝置適用于測(cè)量緩變或低頻的被測(cè)量。2022-6-2351 二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)三三 傳感器的傳感器的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)阻尼比阻尼比固有頻率固有頻率靜態(tài)靈敏度靜態(tài)靈敏度其中：其中：頻率特性：頻率特性：傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：微分方程：微分方程：201200022

43、200222/2112aaaaaabKjssxbyadtdydtydnnnnn K )X(j)Y(jK X(s)Y(s)aa12 二階測(cè)量系統(tǒng)的固有頻二階測(cè)量系統(tǒng)的固有頻率率n 和阻尼比和阻尼比是兩個(gè)是兩個(gè)重要參數(shù)。阻尼比重要參數(shù)。阻尼比值決值決定了二階測(cè)量系統(tǒng)特性定了二階測(cè)量系統(tǒng)特性2022-6-23521.瞬態(tài)響應(yīng)特性瞬態(tài)響應(yīng)特性(1) 一階傳感器的單位階躍響應(yīng)一階傳感器的單位階躍響應(yīng) 越小，響應(yīng)曲線越接近于輸入階躍曲線，越小，響應(yīng)曲線越接近于輸入階躍曲線，值是一階傳值是一階傳感器重要的性能參數(shù)。感器重要的性能參數(shù)。(2) 二階傳感器的單位階躍響應(yīng)二階傳感器的單位階躍響應(yīng) 三三 傳感器的傳

44、感器的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)圖圖2.14 一階傳感器單位階躍響應(yīng)一階傳感器單位階躍響應(yīng)輸入輸出a.1：二階慣性測(cè)量系統(tǒng)。它：二階慣性測(cè)量系統(tǒng)。它相當(dāng)于兩個(gè)一階測(cè)量系統(tǒng)的串相當(dāng)于兩個(gè)一階測(cè)量系統(tǒng)的串聯(lián)。聯(lián)。b.01：二階振蕩系統(tǒng)。：二階振蕩系統(tǒng)。c. =0：二階臨界振蕩系統(tǒng)。：二階臨界振蕩系統(tǒng)。 圖圖2.15 二階傳感器單位階躍響應(yīng)二階傳感器單位階躍響應(yīng)2022-6-23531.瞬態(tài)響應(yīng)特性瞬態(tài)響應(yīng)特性(3) 瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo)瞬態(tài)響應(yīng)特性指標(biāo) 三三 傳感器的傳感器的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)a.a. 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)b.b. 延時(shí)時(shí)間延時(shí)時(shí)間 tdc.c. 上升時(shí)間上升時(shí)間 trd.d.

45、 最大超調(diào)量最大超調(diào)量 pe.e. 峰值時(shí)間峰值時(shí)間 tpf.f. 響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間 ts2022-6-23542.頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性(1) 一階傳感器的頻率響應(yīng)一階傳感器的頻率響應(yīng) 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)越小，頻率響應(yīng)特性越好。當(dāng)越小，頻率響應(yīng)特性越好。當(dāng)1時(shí)，表明時(shí)，表明傳感器輸出與輸入為線性關(guān)系，且相位差也很小，輸傳感器輸出與輸入為線性關(guān)系，且相位差也很小，輸出比較真實(shí)地反映輸入的變化規(guī)律。因此，減小出比較真實(shí)地反映輸入的變化規(guī)律。因此，減小可改可改善傳感器的頻率特性。善傳感器的頻率特性。 (2) 二階傳感器的頻率響應(yīng)二階傳感器的頻率響應(yīng) 傳感器的頻率響應(yīng)特性的好壞主要取決于傳感器的固傳

46、感器的頻率響應(yīng)特性的好壞主要取決于傳感器的固有頻率和阻尼比。通常固有頻率至少應(yīng)大于被測(cè)信號(hào)有頻率和阻尼比。通常固有頻率至少應(yīng)大于被測(cè)信號(hào)頻率的頻率的 35倍。倍。 三三 傳感器的傳感器的動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)特性與指標(biāo)特性與指標(biāo)2022-6-23551.傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定(1)(1)靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件 (2)(2)標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級(jí)的確定標(biāo)定儀器設(shè)備精度等級(jí)的確定(3)(3)靜態(tài)特性標(biāo)定的方法靜態(tài)特性標(biāo)定的方法2.2. 傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定傳感器的動(dòng)態(tài)特性標(biāo)定 傳感器的動(dòng)態(tài)特性主要是研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和與動(dòng)態(tài)傳感器的動(dòng)態(tài)特性主要是研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)。一階傳感器只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)，二階傳響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)。一階傳感器只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)，二階傳感