帶你認(rèn)識基本的傳感器特性參數(shù)

帶你認(rèn)識基本的傳感器特性參數(shù)文章來源：易擇傳感資訊網(wǎng)-專業(yè)的傳感器行業(yè)綜合信息平臺傳感器的關(guān)鍵性能參數(shù)有多種，其中最為基本的有：量程、靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性、精度、分辨率、零點漂移、帶寬，本文將對這些參數(shù)進行一一介紹。量程每個傳感器都有自身的測量范圍，被測量處在這個范圍內(nèi)時，傳感器的輸出信號才是有定的準(zhǔn)確性的。傳感器的量程X、滿量程輸出值Y、測量上限X、測量下限X的關(guān)系見下圖。FS FS max minV輸山們.靈敏度傳感器的靈敏度是指其輸出變化量AY與輸入變化量AX的比值，可以用k表示。對于一個線性度非常高的傳感器來說，也可認(rèn)為等于其滿量程輸出值Y與量程X的比值。靈敏FSFS度高通常意味著傳感器的信噪比高，這將會方便信號的傳遞、調(diào)理及計算。k=AAX

線性度傳感器的線性度又稱非線性誤差，是指傳感器的輸出與輸入之間的線性程度。理想的傳感器輸入-輸出關(guān)系應(yīng)該是程線性的，這樣使用起來才最為方便。但實際中的傳感器都不具備這種特性，只是不同程度的接近這種線性關(guān)系。實際中有些傳感器的輸入-輸出關(guān)系非常接近線性，在其量程范圍內(nèi)可以直接用一條直線來擬合其輸入-輸出關(guān)系。有些傳感器則有很大的偏離，但通過進行非線性補償、差動使用等方式，也可以在工作點附近一定的范圍內(nèi)用直線來擬合其輸入-輸出關(guān)系。60X被測量Y60X被測量Y輸皿r[滿齟程輸岀Yrs選取擬合直線的方法很多，上圖表示的是用最小二乘法求得的擬合直線，這是擬合精度最高的一種方法。實際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱之為傳感器的非線性誤差6其最大值與滿量程輸出值Y的比值即為線性度y。FSL8Y厶=±—X100%YFS遲滯

當(dāng)輸入量從小變大或從大變小時，所得到的傳感器輸出曲線通常是不重合的。也就是說，對于同樣大小的輸入信號，當(dāng)傳感器處于正行程或反行程時，其輸出值是不一樣大的，會有一個差值A(chǔ)H,這種現(xiàn)象稱為傳感器的遲滯。0V輸出值満量程輸出VFSX當(dāng)輸入量從小變大或從大變小時，所得到的傳感器輸出曲線通常是不重合的。也就是說，對于同樣大小的輸入信號，當(dāng)傳感器處于正行程或反行程時，其輸出值是不一樣大的，會有一個差值A(chǔ)H,這種現(xiàn)象稱為傳感器的遲滯。0V輸出值満量程輸出VFSX被測量產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的主要原因包括傳感器敏感元件的材料特性、機械結(jié)構(gòu)特性等,例如運動H驗方法得到，用正反行程最大輸出差值A(chǔ)H的一半對其滿量程輸出值Y的比值來表示。maxFS△Hv=土X100%

h 2Y“FS重復(fù)性一個傳感器即便是在工作條件不變的情況下，若其輸入量連續(xù)多次地按同一方向（從小到大或從大到?。┳鰸M量程變化，所得到的輸出曲線也是會有不同的，可以用重復(fù)性誤差YR來表示。■科max'』Y輸出值滿量程輸出Yfs0 X被測量R來表示。■科max'』Y輸出值滿量程輸出Yfs0 X被測量型眄二（出YrMJd，店重復(fù)性誤差是一種隨機誤差，常用正行程或反行程中的最大偏差ay的一半對其滿量maxFSAYYr=±—-rnuxx100%R 2Yfs精度在測試測量過程中，出現(xiàn)誤差是不可避免的。誤差主要有系統(tǒng)誤差和隨機誤差這兩種。引起系統(tǒng)誤差的原因諸如測量原理及算法固有的誤差、儀表標(biāo)定不準(zhǔn)確、環(huán)境溫度影響、材料缺陷等，可以用準(zhǔn)確度來反映系統(tǒng)誤差的影響程度。引起隨機誤差的原因有：傳動部件間隙、電子元件老化等，可以用精密度來反映隨機誤差的影響程度。來表示。Y=J叱+咔+*分辨率傳感器的分辨率代表它能探測到的輸入量變化的最小值。比如一把直尺，它的最小刻度為1mm,那么它是無法分辨出兩個長度相差小于1mm的物體的區(qū)別的。有些采用離散計數(shù)方式工作的傳感器，例如光柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等，它們的工作原理就決定了其分辨率的大小。有些采用模擬量變化原理工作的傳感器,例如熱電偶、傾角傳感器等，它們在內(nèi)部集成了A/D功能，可以直接輸出數(shù)字信號，因此其A/D的分辨率也就限制了傳感器的分辨率。有些采用模擬量變化原理工作的傳感器，例如電流傳感器、電渦流位移傳感器等，其輸出為模擬信號，從理論上來講它們的分辨率為無限小。但實際上，當(dāng)被測量的變化值小到一定程度時，其輸出量的變化值和噪聲是處于同一水平的，已沒有意義了，這也相當(dāng)于限制了傳感器的分辨率。

零點漂移在傳感器的輸入量恒為零的情況下，傳感器的輸出值仍然會有一定程度的小幅變化，這就是零點漂移。引起零點漂移的原因有很多，比如傳感器內(nèi)敏感元件的特性隨時間而變化、應(yīng)力釋放、元件老化、電荷泄露、環(huán)境溫度變化等。其中，環(huán)境溫度變化引起的零點漂移是最為常見的現(xiàn)象。帶寬在實際應(yīng)用中，大量的被測量是時間變化的動態(tài)信號，比如電流值的變化、物體位移的變化、加速度的變化等。這就要求傳感器的輸出量不僅要能夠精確地反映被測量的大小，還要能跟得上被測量變化的快慢，這就是指傳感器的動態(tài)特性。從傳遞函數(shù)的角度來看，大多數(shù)傳感器都可以簡化為一個一階或二階環(huán)節(jié)，因此，通?？梢杂脦拋泶蟾欧从吵銎鋭討B(tài)特性。如下圖所示，在傳感器的帶寬范圍內(nèi)，其輸出量的幅值在一定范圍內(nèi)有個小幅變化