1、傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)第1章 傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念1.2傳感器的定義和組成1.3傳感器的類型和特性傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念測(cè)量的基本概念 所謂測(cè)量，就是人們借助專用技術(shù)工具，采用相應(yīng)方法，對(duì)被測(cè)量取得定性或定量認(rèn)識(shí)的過(guò)程。測(cè)量的分類 靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量 直接測(cè)量和間接測(cè)量 接觸式測(cè)量與非接觸式測(cè)量 在線測(cè)量和離線測(cè)量傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念測(cè)量誤差及其分類0- AAx 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差%100 xxA示值相對(duì)誤差%100mmA引用誤差傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.1檢測(cè)技術(shù)的基本概念測(cè)量誤差及其分類100mmAS 準(zhǔn)確度等級(jí)我國(guó)的模擬儀表的準(zhǔn)確度通常分為7

2、個(gè)等級(jí)0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.0傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.2傳感器的定義和組成傳感器的定義傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)傳感器的組成1.2傳感器的定義和組成傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.3傳感器的類型和特性傳感器的分類傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)YfX1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)2012nnYaa Xa Xa X各項(xiàng)系數(shù)不同，決定了特性曲線的具體形式。各項(xiàng)系數(shù)不同，決定了特性曲線的具體形式。1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)2012nnYaa Xa Xa X1Ya X24124 Y aX a

3、 Xa X35135 Ya Xa Xa X（1 1） 理想的線性特性理想的線性特性（2 2） 僅有奇次非線性項(xiàng)僅有奇次非線性項(xiàng)（3 3） 僅有偶次非線性項(xiàng)僅有偶次非線性項(xiàng)212nnYa Xa Xa X（4 4）同時(shí)有奇偶次非線性項(xiàng)）同時(shí)有奇偶次非線性項(xiàng)討論討論a a0 0= =0 0時(shí)的情形，即靜態(tài)特性曲線通過(guò)原點(diǎn)的情形：時(shí)的情形，即靜態(tài)特性曲線通過(guò)原點(diǎn)的情形：理想的線性關(guān)系關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱，在輸入X=0較大的范圍有較好的線性關(guān)系線性差，一般很少采用一般情況傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)傳感器傳感器靜態(tài)校準(zhǔn)曲線靜態(tài)校準(zhǔn)曲線(實(shí)際曲線實(shí)際曲線)是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定的。是在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定的。利用一定精度等級(jí)的

4、校準(zhǔn)設(shè)備，對(duì)傳感器進(jìn)行往復(fù)循環(huán)測(cè)利用一定精度等級(jí)的校準(zhǔn)設(shè)備，對(duì)傳感器進(jìn)行往復(fù)循環(huán)測(cè)試，即可得到輸出試，即可得到輸出-輸入數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)取平均，即為傳輸入數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)取平均，即為傳感器的靜態(tài)校準(zhǔn)曲線。感器的靜態(tài)校準(zhǔn)曲線。0YX1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)yYFSx理想特性曲線實(shí)際特性曲線o1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)max100%FSLYY YXYiXiY=kX+bLmaxYFSYmaxY1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)YXYiXiY=kX

5、+bmaxY1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí) a)理論擬合 b)端點(diǎn)連線擬合 c)端點(diǎn)連線平移擬合1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)擬合直線方程：0yyixy=kx+bxI最小二乘擬合法若實(shí)際校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)有n個(gè)，則第i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線上響應(yīng)值之間的殘差為：1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)0yyixy=kx+bxI最小二乘擬合法min2112niiiniibkxy最小二乘法擬合直線的原理就是使 為最小值，即 對(duì)k和b一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，求出b和k的表達(dá)式2i2i1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的

6、基礎(chǔ)知識(shí)022iiiixbkxyk0122bkxybiii1112211()nnniiiiiiinniiiinx yxynxxk211112211()nnnniiiiiiiiinniiiixyxx ybnxx傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)2012nnYaa Xa Xa X234101234Yaa Xa Xa Xa X234201234Yaa Xa Xa Xa X35121352()YYYa Xa Xa X1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí) df xdyKfxdxdx輸出變化量輸入變化量1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)xy0 xy1.3傳感器的類型和特性傳

7、感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)xy0d dxd dyd dxd dy1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)max21HYY為正、反為正、反 行程輸出值間的最大差值行程輸出值間的最大差值. .maxmaxH21YH1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)niinyyn121)(11其中：其中： 是是各點(diǎn)各點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值標(biāo)準(zhǔn)偏差的最大值 ，當(dāng)各點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差用貝塞，當(dāng)各點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)偏差用貝塞爾公式計(jì)算得到時(shí)：爾公式計(jì)算得到時(shí)：max其中其中,n為測(cè)量次數(shù)。為測(cè)量次數(shù)。v 1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)max100%FSRRY 1.3傳感器的類型和特性傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)傳感器的基礎(chǔ)知識(shí)其中其中 為最大零點(diǎn)