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传感器的基本要求
无论何种传感器，作为直接面对测试对象的先锋，必须能够快速、准确、可靠而又经济地实现信息转换的基本要求。
传感器的工作范围和量程需要足够大，可以满足相应测试的极端要求，需要具备一定的过载能力;必须有能满足要求的灵敏度和精度，要求转换后输出的信号和被测量的输入信号成确定的关系，且比值要大。传感器还需要具备快速的响应能力，稳定可靠的工作能力，较长的寿命和较低的成本，同时维修，校准方便。根据特定的现场应用，有时对传感器的体积和重量都有严格要求，且希望其内部噪声小不易受到外部干扰。最后是传感器输出的信号最好采取通用的标准形式，以便于和外部系统对接。
可见选择一款合适的传感器并不轻松，需要根据需求全面综合地考虑，不可马虎。
传感器重要指标介绍
传感器在检测静态量时的静态特性和检测动态量时的动态特性通常可以分开考虑。对于输入信号的，传感器的数学模型也通常有静态和动态之分。
静态特性
静态特性表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时，输入和输出的关系，主要要考虑线性度和随机变化等因素。
线性度
线性度又称非线性，是表征传感器输出-输入校准曲线与选定的拟合直线之间的吻合程度的指标。通常用相对误差来表示线性度或非线性误差，有：
(公式1)
表示输出平均值与拟合直线间的最大偏差;
表示理论满量程输出值。
所以，选定的拟合直线不同时，计算所得的线性度数值也就不同。选择拟合直线要保证获得尽量小的非线性误差，还要考虑计算是否方便。常见的方法有理论直线法、端点线法、最小二乘法等。
迟滞
迟滞是反应传感器在输入量增大和减小的行程过程中输出和输入曲线的不重合程度的指标(图2)。通常用正反行程输出的最大差值 计算，有：
(公式2)
图1 迟滞
灵敏度
灵敏度(图3)是传感器输出量增量与被测输入量增量之比，线性传感器的灵敏度就是拟合直线的斜率，即：
(公式3)
非线性传感器的灵敏度不是常数，用dy/dx表示。
对于需要外部激励的传感器来说，其灵敏度的表达还要考虑电源电压的因素。
图2 灵敏度
分辨力
分辨力是传感器在规定测量范围内所能测试出的被测输入量的最小变化量，有时用该值相对满量程输入值的百分数表示，称为分辨率。 重复性
重复性是指输入量按同一方向做全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标，各条曲线越接近，重复性越好。重复性误差反映的是校准数据的离散程度，是随机误差计算：
(公式4)
漂移
漂移指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的变化，主要包括零点漂移和灵敏度漂移。零点漂移或灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移。
时间漂移指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化;温度漂移则是周围温度变化所引起的。
(公式5)
表示输出最大偏差值;
表示温度变化的范围。
稳定性
稳定性指传感器在长时间使用时仍保持其性能的能力，一般以在室温条件下经过一段规定的时间后，输出与起始标定时的输出之间的差异表示。
静态误差(精度)
精度是评价传感器静态性能的综合性指标，指传感器在满量程内任一点输出值相对其理想值的可能偏离(接近)程度，它表示该传感器在静态测量时所得数据的不精确度。
精度的测量方法很多，目前国内外尚不统一。
动态特性
动态特性是反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用频率响应和阶跃响应来表示。
传感器的频率响应特性
将各种频率不同而幅值相等的正弦信号输入传感器，其输出正弦信号的幅值、相位与频率之间的关系称为频率响应特性。由于相频特性和幅频特性之间有一定的内在关系，因此表示传感器的频响特性及频域性能指标时主要用幅频特性(图3)。
图3 典型的对数幅频特性
传感器的阶跃响应特性
当给静止的传感器输入一个单位阶跃信号
时，其输出信号称为阶跃响应(图4，a为一阶系统;b为二阶系统)。
图4 阶跃响应曲线 |
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来自： 百眼通 > 《03电子电气技术-699》
