傳感器靜態(tài)特性以及動(dòng)態(tài)特性的描述-品牌[韋克威]

傳感器的特性是指?jìng)鞲衅魉赜行再|(zhì)的總稱。而傳感器的輸入-輸出特性是其基本特性, 一般把傳感器作為二端網(wǎng)絡(luò)研究時(shí)，輸入-輸出特性是二端網(wǎng)絡(luò)的外部特性，即輸入量和輸岀 量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于輸入作用量的狀態(tài)(靜態(tài)、動(dòng)態(tài))不同，同J個(gè)傳感器所表現(xiàn)的輸入-輸出 特性也不一樣，因此有靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性之分。由于不同傳感器的內(nèi)部參數(shù)各不相同，它們 的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性也表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響也各不相同。因此從分析傳感 器的外特性入手，分析它們的工作原理，輸入-輸出特性與內(nèi)部參數(shù)的關(guān)系，誤差產(chǎn)生的原 因、規(guī)律，量程關(guān)系等是一項(xiàng)重要內(nèi)容。本章主要是從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)角度研究輸入-輸出特性。

靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入-輸出特性。動(dòng)態(tài)特性是指當(dāng)輸入 量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的輸入-輸出特性。

衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)是線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨率、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定 性、多種抗干擾能力等。靜態(tài)特性曲線可由實(shí)際測(cè)試獲得，在獲得特性曲線之后，可以說問題已經(jīng)解決。但是為了 標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理的方便，希望得到線性關(guān)系，這時(shí)可采用各種方法，其中也包括計(jì)算機(jī)硬件和 軟件補(bǔ)償，進(jìn)行線性化處理。一般來說，這些方法都比較復(fù)雜，所以在非線性誤差不太大的情 況下，總是采用直線擬合的方法來線性化。

實(shí)際中大量的被測(cè)量信號(hào)是動(dòng)態(tài)信號(hào)，這時(shí)傳感器的輸出能否良好地追隨輸入量的變化是 一個(gè)很重要的問題。有的傳感器盡管其靜態(tài)特性非常好，但不能很好地追隨輸入量的快速變化 而導(dǎo)致嚴(yán)重誤差。這種動(dòng)態(tài)誤差若不注意加以控制，可以高達(dá)百分之幾十甚至幾百，這就要求 我們認(rèn)真注意傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

研究動(dòng)態(tài)特性可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面采用瞬態(tài)響應(yīng)法和頻率響應(yīng)法來分析。由于輸入信號(hào)的時(shí)間函數(shù)形式是多種多樣的，在時(shí)域內(nèi)研究傳感器的響應(yīng)特性時(shí)，只能研究幾種特定的 輸入時(shí)間函數(shù)，如階躍函數(shù)、脈沖函數(shù)和斜坡函數(shù)等的響應(yīng)特性。在頻域內(nèi)研究動(dòng)態(tài)特性可以 采用正弦信號(hào)發(fā)生器和精密測(cè)量設(shè)備很方便地得到頻率響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器應(yīng)具有 很短的暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間或者應(yīng)具有很寬的頻率響應(yīng)特性。

在研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性時(shí)，為了便于比較和評(píng)價(jià)，經(jīng)常釆用的輸入信號(hào)為單位階躍輸入 量和正弦輸入量。傳感器的動(dòng)態(tài)特性的分析和動(dòng)態(tài)標(biāo)定也常釆用這兩種標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)。

大多數(shù)傳感器都是線性的或在特定范圍內(nèi)認(rèn)為是線性的系統(tǒng)。在分析線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng) 特性時(shí)，可以用數(shù)學(xué)方法來描述。