傳感器動態性能指標:傳感器動態和靜態主要技術指標

2022/04/08 11:01 · 傳感器知識資訊 ·  · 傳感器動態性能指標:傳感器動態和靜態主要技術指標已關閉評論
摘要:

傳感器動態性能指標:傳感器動態和靜態主要技術指標技術指標是表征一個產品性能優劣的客觀依據??炊夹g指標,有助于正確選型和使用該產品。傳感器的技術指標分為靜態指標和動態指標兩類。靜態指標主要考核被測靜止不變條件下傳感器的性能,具體包括分辨力、重復性、靈敏度、線性度、回程誤差、閾值、蠕

傳感器動態性能指標:傳感器動態和靜態主要技術指標  第1張

傳感器動態性能指標:傳感器動態和靜態主要技術指標

技術指標是表征一個產品性能優劣的客觀依據??炊夹g指標,有助于正確選型和使用該產品。
傳感器的技術指標分為靜態指標和動態指標兩類。靜態指標主要考核被測靜止不變條件下傳感器的性能,具體包括分辨力、重復性、靈敏度、線性度、回程誤差、閾值、蠕變、穩定性等。
什么是傳感器的靜態特性和動態特性
1、靜態特性:指傳感器本身具有的特征特點。
研究的幾個主要指標有:線性度、精度、重復性、溫漂等,通俗講就是:非線性誤差大小、線性誤差大小如何、多次應用好壞、受溫度變化誤差大小等等;
2、動態特性:指傳感器在應用中輸入變化時,它的輸出的特性。
常用它對某些標準輸入信號的響應來表示,即自控理論中的傳遞函數。實際工作中,便于工程項目中的采集、控制。

傳感器的靜態特性是通過各靜態性能指標來表示的,它是衡量傳感器靜態性能優劣的重要依據。靜態特性是傳感器使用的重要依據,傳感器的出廠說明書中一般都列有其主要的靜態性能指標的額定數值。
傳感器可完成將某一輸入量轉換為可用信息,因此,總是希望輸出量能不失真的反映輸入量。在理想情況下,輸出輸入給出的是線性關系,但在實際工作中,由于非線性(高次項的影響)和隨機變化量等因素的影響,不可能是線性關系。
所以,衡量一個傳感器檢測系統靜態特性的主要技術指標有:靈敏度、分辨率、線性度、遲滯(滯環)、重復性。
傳感器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網絡化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。傳感器的存在和發展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來。
通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。
動態特性:當系統運行時,輸出量與輸入量之間的關系稱為動態特性,可以用微分方程表示。
無論復雜度如何,把測量裝置作為一個系統來看待。問題簡化為處理輸入量x(t)、系統傳輸特性h(t)和輸出y(t)三者之間的關系。動態特性即輸入量與輸出量之間的傳遞函數。
所謂動態特性,是指傳感器在輸入變化時,它的輸出的特性。在實際工作中,傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。
這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得,并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。
傳感器動態和靜態主要技術指標
針對傳感器的幾個主要技術指標進行解讀:
1、分辨力與分辨率:
定義:分辨力(ResoluTIon)是指傳感器能夠檢測出的被測量的最小變化量。分辨率(ResoluTIon) 是指分辨力與滿量程值之比。
解讀1:分辨力是傳感器的最基本的指標,它表征了傳感器對被測量的分辨能力。傳感器的其他技術指標都是以分辨力作為最小單位來描述的。
對于具有數顯功能的傳感器以及儀器儀表,分辨力決定了測量結果顯示的最小位數。例如:電子數顯卡尺的分辨力是0.01mm,其示指誤差為±0.02mm。
解讀2:分辨力是一個具有單位的絕對數值。例如,某溫度傳感器的分辨力為0.1℃,某加速度傳感器的分辨力是0.1g等。
解讀3:分辨率是與分辨力相關而且極為相似的概念,都表征了傳感器對被測量的分辨能力。
二者主要區別在于:分辨率是以百分數的形式表示傳感器的分辨能力,它是相對數,沒有量綱。例如上述溫度傳感器的分辨力為0.1℃,滿量程為500℃,則其分辨率為0.1/500=0.02%。
2、重復性:
定義:傳感器的重復性(Repeatability)是指在同一條件下、對同一被測量、沿著同一方向進行多次重復測量時,測量結果之間的差異程度。也稱重復誤差、再現誤差等。
解讀1:傳感器的重復性必須是在相同的條件下得到的多次測量結果之間的差異程度。如果測量條件發生變化,測量結果之間的可比性消失,不能作為考核重復性的依據。
解讀2:傳感器的重復性表征了傳感器測量結果的分散性和隨機性。而產生這種分散性和隨機性的原因,是因為傳感器內部和外部不可避免地存在各種各樣的隨機干擾,導致傳感器的最終測量結果表現為隨機變量的特性。
解讀3:重復性的定量表述方法,可以采用隨機變量的標準差。
解讀4:對于多次重復測量情形而言,如果以全部測量結果的平均值作為最終測量結果,則可以得到更高的測量精度。因為平均值的標準差顯著小于每個測量結果的標準差。
3、線性度:
定義:線性度(Linearity)是指傳感器輸入輸出曲線與理想直線的偏離程度。
解讀1:理想的傳感器輸入輸出關系應該是線性,其輸入輸出曲線應該是一條直線(如下圖中的紅色直線)。
但是,實際上的傳感器或多或少都存在各種各樣的誤差,導致實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量情況下傳感器實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二者差異的最大值與滿量程值之比。顯然,線性度也是一個相對量。
解讀3:由于對于一般測量場合而言,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量結果計算出與理想直線較為接近的擬合直線。具體計算方法包括端點連線法、最佳直線法、最小二乘法等。
4、穩定性:
定義:穩定性(Stability)是指傳感器在一段時間內保持其性能的能力。
解讀1:穩定性是考察傳感器在一定時間范圍內是否穩定工作的主要指標。而導致傳感器不穩定的因素,主要包括溫度漂移和內部應力釋放等因素。因此,增加溫度補償、增加時效處理等措施,對提高穩定性是有幫助的。
解讀2:根據時間段的長短不同,穩定性可以分為短期穩定性和長期穩定性。當考察時間過短時,穩定性與重復性相接近。因此,穩定性指標主要考察長期穩定性。具體時間的長短,依據使用環境和要求來確定。
解讀3:穩定性指標的定量表示方法,既可以采用絕對誤差,也可以使用相對誤差。例如,某應變式力傳感器的穩定性為0.02%/12h。
5、采樣頻率:
定義:采樣頻率(Sample Rate)是指傳感器在單位時間內可以采樣的測量結果的多少。
解讀1:采樣頻率反映了該傳感器的快速反應能力,是動態特性指標中最重要的一個。對于被測量快速變化的場合,采樣頻率是必須要充分考慮的技術指標之一。依據香農采樣定律,傳感器的采樣頻率應不低于被測量變化頻率的2倍。
解讀2:隨著采用頻率的不同,傳感器的精度指標也相應有所變化。一般而言,采樣頻率越高,測量精度越低。
而傳感器給出的最高精度往往是在最低采樣速度下甚至是在靜態條件下得到的測量結果。因此,在傳感器選型時必須兼顧精度與速度兩個指標。

傳感器動態性能指標:傳感器動態特性的主要技術指標有哪些

1、階躍響應特性(最大偏離量,延滯時間,上升時間,峰值時間,響應時間);
2、頻率響應特性(幅頻特性(傳感器的動態靈敏度/增益),相頻特性)。
在實際工作中,傳感器的動態特性常用對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得,并且對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定后者。
最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。
擴展資料:
要進行—個具體的測量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。
因為,即使是測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:
量程的大??;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法,有線或是非接觸測量;傳感器的來源,國產還是進口,價格能否承受,還是自行研制。
在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標。

傳感器動態特性的主要技術指標有:
1、線性度
通常情況下,傳感器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數,常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線,線性度(非線性誤差)就是這個近似程度的一個性能指標。
2、靈敏度
靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值,即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系,則靈敏度S是一個常數。
3、分辨率
分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。只有當輸入量的變化超過分辨率時,其輸出才會發生變化。通常傳感器在滿量程范圍內各點的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標。
拓展資料:
傳感器動態特性是指傳感器在輸入變化時,它的輸出的特性。
在實際工作中,傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得,并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定后者。
最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。
資料來源:傳感器_百度百科

階躍響應特性(最大偏離量,延滯時間,上升時間,峰值時間,響應時間)
頻率響應特性(幅頻特性(傳感器的動態靈敏度/增益),相頻特性)

時間常數,固有頻率,阻尼比。
靜態:線性度,靈敏度,遲滯性,重復性。
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傳感器性能指標是指傳感器的靈敏度、使用頻率范圍、動態范圍、相移參數。
中文名
傳感器性能指標
釋 義
指傳感器的靈敏度、使用頻率范圍、動態范圍、相移參數
靈敏度:指沿著傳感器測量軸方向對單位振動量輸入x 可獲得的電壓信號輸出值u,即s=u/x。與靈敏度相關的一個指標是分辨率,這是指輸出電壓變化量△u 可加辨認的最小機械振動輸入變化量△x 的大小。為了測量出微小的振動變化,傳感器應有較高的靈敏度。使用頻率范圍:指靈敏度隨頻率而變化的量值不超出給定誤差的頻率區間。其兩端分別為頻率下限和上限。為了測量靜態機械量,傳感器應具有零頻率響應特性。傳感器的使用頻率范圍,除和傳感器本身的頻率響應特性有關外,還和傳感器安裝條件有關(主要影響頻率上限)。動態范圍:動態范圍即可測量的量程,是指靈敏度隨幅值的變化量不超出給定誤差限的輸入機械量的幅值范圍。在此范圍內,輸出電壓和機械輸入量成正比,所以也稱為線性范圍。動態范圍一般不用絕對量數值表示,而用分貝做單位,這是因為被測振值變化幅度過大的緣故,以分貝級表示使用更方便一些。相移:指輸入簡諧振動時,輸出同頻電壓信號相對輸入量的相位滯后量。相移的存在有可能使輸出的合成波形產生崎變,為避免輸出失真,要求相移值為零或Π,或者隨頻率成正比變化。B
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傳感器動態性能指標:傳感器的特性有哪些 靜態特性和動態特性

原標題:傳感器的特性有哪些 靜態特性和動態特性

引言:傳感器是一種對物理現象或環境變量(如熱量、壓力、濕度、運動等)的任何變化做出響應的設備。這種變化會影響傳感器的物理、化學或電磁特性,并進一步處理成更有用和可讀的形式. 傳感器是測量系統的核心。文章將主要介紹傳感器的特性相關知識。

在測量過程中,傳感器必須能夠感應到測量值并將其轉換為相應的電信號而不失真。用于測量指示器的傳感器主要是其靜態和動態特性 。傳感器的兩種性能特性:靜態特性和動態特性,對于評估可穿戴和不可穿戴傳感器在實時應用中的有效性很重要。對于緩慢變化的輸入,傳感器的響應參數是靜態特性。

了解傳感器的靜態和動態特性對選擇傳感器非常有幫助。它可以展示傳感器的各種指標,通過仔細辨別就可以知道它是否適合你需要的場合。

傳感器的靜態特性
傳感器的靜態特性是指傳感器對靜態輸入信號輸出和輸入之間的關系。由于這一點輸入輸出均不依賴于時間,它們之間的關系就是傳感器的靜態特性可以用無時間變量的代數方程或輸入作為縱坐標輸出。描述傳感器靜態特性的主要參數包括線性度、準確度、穩定性、精密度、靈敏度和分辨率。

1、傳感器的線性度:指傳感器輸出和輸入之間的實際關系曲線偏離擬合的程度??梢远x為輸入物理量和輸出電信號之間比例常數的變化。因此,當比例常數在整個被測量范圍內具有相同的值時(當有關輸入與輸出的圖形是一條直線時),傳感器被稱為是線性的。線性誤差表示為最大電輸出值的百分比。

2、靈敏度:靈敏度是傳感器靜態特性一個非常關鍵的指標。這是一種輸出增量和引起一個增量的對應輸入增量的比率。靈敏度用 S 表示。

傳感器的特性有哪些

3、滯后性:傳感器輸入由小變大(正行程)而輸入輸出特性曲線與輸出特性曲線不一致的情況下(正行程)變為滯后。當輸入信號大小相等時,傳感器正、負程輸出信號是不一樣的。這種差別又稱延遲差。

4、可重復性:指的是當輸入不斷地以相同方向在整個范圍內不斷變化時,傳感器特征曲線的不一致性。

5、漂移是指傳感器或測量系統的輸出信號的緩慢變化,它不是由于輸入量的任何變化引起的。這主要是由于測量系統內部組件的操作條件發生了變化。漂移是明顯的零漂移和靈敏度漂移。

傳感器的動態特性
我們稱之為傳感器的動態特性即傳感器在輸入變化時的輸出特性。實際上,傳感器動態特性是通過對某些標準輸入信號的響應來體現的。通過實驗可以方便地獲得傳感器對標準輸入信號的響應,并且傳感器對標準輸入信號的響應與任何輸入信號的反應都有一定的關系。

后一種可通過理解前一種方式。般采用階躍型和正弦型兩種輸入方式輸入,其動態特性通常由階躍響應和頻率響應兩部分組成。傳感器的動態特性由于施加到傳感器的階躍輸入,動態特性可能是瞬態響應。根據動態階躍響應,可以確定上升時間、恢復時間、再現性、穩定時間和峰值超調。

傳感器的特性有哪些

傳感器線性度通常,傳感器的實際動態特性輸出是曲線而不是直線。在實際應用中,為了使儀器具有統一的校準讀數,常采用擬合直線來近似實際特性曲線。線性度(非線性誤差)是這個近似度的性能指標。

文章主要介紹了傳感器的特性有哪些,瀏覽文章可以了解到在測量過程中,傳感器必須能夠感應到測量值并將其轉換為相應的電信號而不失真。用于測量指示器的傳感器主要是其靜態和動態特性 。了解傳感器的靜態和動態特性對選擇傳感器非常有幫助。它可以展示傳感器的各種指標,通過仔細辨別就可以知道它是否適合你需要的場合。

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