傳感器原理ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 線性傳感器 的校準線的斜率就是 靜態靈敏度 ，它是傳感器的輸出量變化和輸入量變化之比 ， 即 式中 kn—— 靜態靈敏度 。 如位移傳感器 ， 當位移量 ?x為 lmm， 輸出量?y為 ， 靈敏度 kn為 。 非線性傳感器的靈敏度 通常用擬合直線的斜率表示 。 非線性特別明顯的傳感器 ， 其靈敏度可用 dy/dx表示 ， 也可用某一小區域內擬合直線的斜率表示 。 xyk???n45 遲滯 遲滯 表示傳感器在 輸入值增長 的過程中 （ 正行程 ） 和減少的過程中 （ 反行程 ） ， 同一輸入量輸入時 ， 輸出值的差別 。 該指標反映 了傳感器的機械部件和結構材料等存在的問題 ， 如軸承摩擦 、 灰塵積塞 、 間隙不適當 、 螺釘松動 、元件磨損 （ 或碎裂 ） 以及材料的內部摩擦等 。 遲滯的大小 通常由整個檢測范圍內的最大遲滯值 ?max與理論滿量程輸出之比的百分數表示 ， 即 00Fm a xt 100???Sye 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0100 8 0 6 0 4 0 2 0 0 x y?m a x遲滯1 . 5 ％ FS46 重復性 在同一工作條件下 ， 對同一輸入值 ， 按同一方向多次測量的 輸出值之間的 (不 )一致程度 ， 稱為 “ 重復性 ” 。 重復性是 輸入量按同一方向作全程連續多次測量時 ， 所得特性曲線間一致程度的標志 。 產生原因 :同遲滯 。 重復性誤差 eR通常用輸出最大不重復誤差 ?max與滿量程輸出 yFS之比的百分數表示 ， 即 ?max—— ?1max與 ?2max兩數值之中的最大者； ?1max—— 正行程多次測量的各個測試點 輸出值之間的最大偏差； ?2max—— 反行程多次測量的各個測試點輸出值 之間的最大偏差 。 00FSm a xR 100???ye xF S x yFS y?1 ma x ?2 ma x47 ? 真值： 假定的理論值，用任何儀表都無法測量，因為任何儀表都可能或多或少的存在誤差。 ? 約定真值： 用適當精確度的儀表測出或用特定的方法確定。 ? 絕對誤差： 傳感器的輸出信號所代表的被測變量的數值與約定真值之間的代數差。簡稱“ 誤差 ” 。即 ?絕對誤差 = 輸出信號所代表的值 約定真值 48 ?相對誤差： 絕對誤差 /約定真值 ?引用誤差： 絕對誤差 /量程 ?基本誤差： 在規定的參比工作條件下的誤差 ?系統誤差： ? 在同一條件下，對某個同一被測值進行多次測量時，其絕對值和符號都保持不變的誤差。 ? 當條件改變時按一定規律變化的誤差。 49 ?隨機誤差 : ? 指絕對值和符號在多次測量中以不可預計的方式變化，即無規律的誤差； ? 按統計規律出現的誤差。 ? 靜態誤差： 指被測量變化較慢（至少比傳感器或變送器所能達到的最高動作速度慢得多），可以不考慮傳感器或變送器的慣性時所呈現的誤差。 ? 動態誤差： 因慣性延遲所引起的附加誤差。 基本誤差、系統誤差、隨機誤差、靜態誤差、動態誤差都屬于 誤差 50 ?修正值 :為了得到正確的測量結果，必須在含有系統誤差的測量結果上進行代數相加的某個值。 舉例 :860℃ 時，某傳感器測量的輸出為 標準儀表測得輸出為 （ 約定真值 ） 此時，絕對誤差 = 于是， + （ ） = 51 傳感器的動態特性 傳感器動態特性的數學模型 線性常系數微分方程 xbdtdxbdt xdbdt xdbyadtdyadt ydadt yda mmmmmmnnnnnn 0111101111 ????????? ?????? ?? y—— 輸出量； x—— 輸入量； t—— 時間 a0， a1， … ， an —— 常數； b0， b1， … ， bm —— 常數 （除 b0≠0 外，通常 b1， =… b m ）。 y(t) —— 輸出量對時間 t的 n階導數； x(t) —— 輸入量對時間 t的 m階導數 52 常見的傳感器，其物理模型通常可分別用零階、一階和二階的常微分方程描述其輸出 — 輸入動態特性。 ? 零階傳感器 ? 一階傳感器 ? 二階傳感器 Kxxaby ??00xbyadtdyadxyda001222 ???1 0 0dya a y b xdt ??53 理論上講，由 傳感器動態特性的數學模型 可以計算出傳感器的輸入與輸出的關系，但是對于一個復雜的系統和復雜的輸入信號，采用 傳感器動態特性的數學模型 求解很困難。 因此，在信息論和控制論中，通常采用一些足以反映系統動態特性的函數，將系統的輸出與輸入聯系起來。 這些函數有傳遞函數、頻率響應函數和脈沖響應函數等。 54 xbdtdxbdt xdbdt xdbyadtdyadt ydadt yda mmmmmmnnnnnn 0111101111 ????????? ?????? ??用算子 D代表 d/dt， ? ? ? ? xbDbDbDbyaDaDaDa mmmmnnnn 01110111 ????????? ???? ??01110111)(aDaDaDabDbDbDbDxynnnnmmmm???????????????55 ： 初始值均為零時，輸出的拉氏變換和輸入的拉氏變換之比 xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn 0111101111 ????????? ?????? ??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?sXbssXbsXsbsXsbsYassYasYsasYsammmmnnnn01110111???????????????01110111)()()(asasasabsbsbsbsXsYsHnnnnmmmm????????????????56 正弦輸入時的頻率響應 傳感器 tjAex ?? )( ?? ?? tjBey頻率響應 就是在穩定的狀態下， B/A幅值和相位 φ 隨 ω 而變化的特性。 ： 頻率響應函數： 初始值均為零時，輸出的傅立葉變換和輸入的傅立葉變換之比，是在頻域中對系統傳遞信息特性的描述。 57 傅立葉變換 ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? )(01110111 )(jjjjjjjjj ???????????? jnnnnmmmm eKaaaabbbbXYH ?????????????????)( ?jH 為一復數，它可用代數形式，即 21)( jkkjH ???2221 kkK ??