傳感器動(dòng)態(tài)特性有哪些?傳感器線性度、穩(wěn)定性深度解讀!
在這篇文章中,小編將為大家?guī)?a href="/tags/傳感器" target="_blank">傳感器的相關(guān)報(bào)道。如果你對(duì)本文即將要講解的內(nèi)容存在一定興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、傳感器動(dòng)態(tài)特性有哪些
1.傳感器動(dòng)態(tài)
所謂動(dòng)態(tài)特性,是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí),它的輸出的特性。在實(shí)際工作中,傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得,并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系,往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種,所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。
2.線性度
通常情況下,傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù),常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。
擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線;或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線,此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
3.靈敏度
靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高,測(cè)量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
二、傳感器線性度、穩(wěn)定性解讀
1、線性度:
定義:線性度(Linearity)是指?jìng)鞲衅鬏斎胼敵銮€與理想直線的偏離程度。
解讀1:理想的傳感器輸入輸出關(guān)系應(yīng)該是線性,其輸入輸出曲線應(yīng)該是一條直線(如下圖中的紅色直線)。
但是,實(shí)際上的傳感器或多或少都存在各種各樣的誤差,導(dǎo)致實(shí)際的輸入輸出曲線并非是理想的直線,而是一條曲線(如下圖中綠色曲線)。
線性度就是表征了傳感器實(shí)際特性曲線與離線直線之間的差異程度,也稱非線性度或非線性誤差。
解讀2:由于在不同大小的被測(cè)量情況下傳感器實(shí)際特性曲線與理想直線之間的差異是不同的,因此常常以全量程范圍內(nèi)二者差異的最大值與滿量程值之比。顯然,線性度也是一個(gè)相對(duì)量。
解讀3:由于對(duì)于一般測(cè)量場(chǎng)合而言,傳感器的理想直線是未知的,無從獲取。為此,常常采用折中的辦法,即直接利用傳感器的測(cè)量結(jié)果計(jì)算出與理想直線較為接近的擬合直線。具體計(jì)算方法包括端點(diǎn)連線法、最佳直線法、最小二乘法等。
2、穩(wěn)定性:
定義:穩(wěn)定性(Stability)是指?jìng)鞲衅髟谝欢螘r(shí)間內(nèi)保持其性能的能力。
解讀1:穩(wěn)定性是考察傳感器在一定時(shí)間范圍內(nèi)是否穩(wěn)定工作的主要指標(biāo)。而導(dǎo)致傳感器不穩(wěn)定的因素,主要包括溫度漂移和內(nèi)部應(yīng)力釋放等因素。因此,增加溫度補(bǔ)償、增加時(shí)效處理等措施,對(duì)提高穩(wěn)定性是有幫助的。
解讀2:根據(jù)時(shí)間段的長短不同,穩(wěn)定性可以分為短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性。當(dāng)考察時(shí)間過短時(shí),穩(wěn)定性與重復(fù)性相接近。因此,穩(wěn)定性指標(biāo)主要考察長期穩(wěn)定性。具體時(shí)間的長短,依據(jù)使用環(huán)境和要求來確定。
解讀3:穩(wěn)定性指標(biāo)的定量表示方法,既可以采用絕對(duì)誤差,也可以使用相對(duì)誤差。例如,某應(yīng)變式力傳感器的穩(wěn)定性為0.02%/12h。
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