传感器常见技术参数介绍.docx

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1、传感器常见技术参数介绍目录?带宽1?灵敏度2?零点漂移2?分辨率3?精度4?重复性和再现性5?频率响应特性6?迟滞6?线性范围7?采样频率7?稳定性7+H-市范一般指传感器输出响应下降到其最大相应的根号二分之一或功率一半的信 号范围，通俗点说就是传感器能够采样的范围，传感器对外界信号的响应范围 的指标是其带宽，主要描述传感器的动态特性（能否跟得上被测量的变化频率）， 而有效带宽指传感器实际能保证测量精度的带宽，这里的带宽实际上是从频域 去描述的。再换句话说，其实这东西跟频率响应是一回事，也就是传感器对外 部信号的反应能力！从传递函数角度来看，大部分传感器都可以简化为一个一 阶或二阶环节。幅值灵

2、敏度灵敏度是指稳态运行下传感器的输出变化Ay与输入变化Ax之比。1 Yk =X一般在传感器的线性范围内，灵敏度越高通常意味着传感器信噪比越高， 对应于被测变化的输出信号值越大，更有利于信号处理。但需要注意的是，传 感器的灵敏度高，容易混入与测量无关的外界噪声，然后被放大系统放大，影 响测量精度。因此，要求传感器本身应该具有高信噪比，以最小化从外部引入 的干扰信号。?.零点漂移零点漂移概念（零漂）可描述为：指当放大电路输入信号为零（即没有交流电 输入）时，由于受温度变化，电源电压不稳等因素的影响，使静态工作点发生变 化，并被逐级放大和传输，导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现 象它又被简

3、称为：零漂。传感器输入值为零，其输出值有一定程度的变化，即零点漂移。温漂是引 起零漂最常见的因素。引起零漂的原因：敏感元件的老化、应力、电荷泄露、温度变化等等。零点漂移是直接耦合放大电路中存在的一个特殊问题。所谓零点漂移的是 指放大电路在没有输入信号时，用灵敏的直流表测量输出端，也会有变化缓慢 的输出电压产生，称为零点漂移现象，零点漂移的信号会在各级放大的电路间 传递，经过多级放大后，在输出端成为较大的信号，如果有用信号较弱，存在 零点漂移现象的直接耦合放大电路中，漂移电压和有效信号电压会混杂在一起 被逐级放大，当漂移电压大小可以和有效信号电压相比时，是很难在输出端分 辨出有效信号的电压;在漂

4、移现象严重的情况下，往往会使有效信号“淹没”， 使放大电路不能正常工作。因此，必须找出产生零漂的原因和抑制零漂的方法。产生原因(1)产生零点漂移的原因主要是温度对三极管的影响。温度的变化会使三极管的静态工作点发生微 小而缓慢的变化，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较 大的电压漂移。因此，零点漂移也叫温漂。(2)零点漂移的危害漂移电压和有效信号电压无法分辨，严重时，漂移电压甚至把有效信号电 压淹没，使放大电路无法正常工作。(3)解决方法输入级一般采用高性能的差动放大电路，来克服温度带来的零点漂移问题。?.分辨率分辨率是指传感器在指定测量范围内可以检测到的微小变化，是传感器能 检

5、测到的待测量变化的最小值，例如使用米尺只能测毫米级别的距离，而使用 千分尺则可以检测1/%。毫米级别。分辨率是有单位的绝对值。例如，如果温度 传感器的分辨率为0.1摄氏度，满量程为500摄氏度，则其分辨率为 0.1500=0.02%oY输出值?.精度准确度是指真值附近正负三倍标准差的值与量程比值，是指测量值与真值 的差值。如果测量的目的是定性分析，可以选择重复精度高的传感器，但不应 选择绝对值精度高的传感器。如果是定量分析必须得到的测量值，就要选择精 度能满足要求的传感器。(1)引起系统误差的原因：测量原理及算法固有误差、标定不准确、环境温 度影响、材料缺陷等等；(2)引起随机误差的原因：传动

6、间隙、元器件老化等等。?.重复性和再现性传感器的重复性是指，在相同条件下同方向重复多次测量时，测量结果之 间的差异。又称重复误差、再现误差等。重复性误差越小，重复性越好，传感 器的稳定性越好。1）重复性的最佳定义为：当测量条件已被确定和定义一一以确定的零件、 仪器、标准、方法、操作者、环境和假设之下，系统内部的变差。除了设备内 部的变差之外。重复性还包括在误差模型中的任何条件下的内部变差。要理解上述定义，需要弄清楚什么能“确定”（这是评价重复性的条件），什 么不能”确定（这是重复性变差的来源）。以卡尺测量零件为例子：产品某一特性参考值为10.00mm, “重复性变差” 是“一个评价者”使用一件

7、“测量仪器”，对同一零件的某一特性进行多次测 量下的变差（同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性 时获得的测量值的变差，即所谓的“四同”）。“四同”即是我们能确定的（或者说能控制的），但是还有很多因素我们无法 控制，比如：环境温度，热胀冷缩效应会影响尺寸，评价者卡卡尺的力度大小 也会影响尺寸量值，当一个测量系统，我们能确定的都确定后，在该条件 下多次测量，量值仍然会受到那些我们不能控制因素的综合影响，因此产生重 复性变差（普通原因造成的变差）。如果所有影响因素都能控制绝对不变，理论上 重复性变差是不存在的。当你明白上述内容，你就会明白：重复性变差不等同设备变差，但包括设备变差

8、，它是测量系统所有无法 “确定”的影响因素综合造成的；在处理无人测量系统时，比如AOI,没有人的因素也就不需要“确定”人, 但需要确定其它因素，如：相机、软件、测量平台等。2）对于“再现性”的定义分为两层，其一是手动仪器通常受操作者技能的 影响，所以传统上称为“评价者之间”的变差。其二是对于自动测量系统，无 人直接参与测量，再现性变差就不会来源于不同的操作者。注意ASTM的定义, 再现性可以来源于包括评价者不同、量具、实验室及环境不同，总之和重复性 相反，突出在“不同”二字，在这些不同条件之下，使用同一测量仪器测量同 一零件的同一特性（即：所谓的三同一不同）。回顾一下，还是以重复性变差中AOl

9、的例子，再现性变差可能来源于不同 相机、软件、测量平台。因为越来越多用到无人测量系统，所以除了会传统“卡尺”测量系统外， 掌握无人测量系统分析的本领也越来越重要。以上形成一个初步概念即可，后 续出相关内容。?.频率响应特性传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，它必须在允许的频率范 围内保持不失真。其实传感器的响应总是有一定的延迟，希望延迟时间越短越 好。频率响应高的传感器可测信号频率范围宽，而由于结构特性的影响，机械 系统的惯性大，所以频响低的传感器可测信号频率较低。?.迟滞简单来说就是传感器正反向时输入输出的映射曲线不一致，该现象即迟滞。 产生迟滞的原因有：传感器敏感元件的材料特性、机

10、械结构特性（摩擦、传动间 隙等）等等。 100%Y输出值传感器的线性范围是指输出与输入成比例的范围。理论上，在这个范围内, 灵敏度保持不变，传感器的线性范围越宽，其测量范围就越大。但实际上，任 何传感器都不可能是绝对线性的，它的线性是相对的。当要求的测量精度比较 低时，在一定范围内，非线性误差小的传感器可以视为线性，便于测量。采样频率采样频率是指传感器在单位时间内能够采样的测量结果的数量，反映了传 感器的快速响应能力。采样频率是测量数据快速变化时必须充分考虑的技术指 标。随着采样频率的不同，传感器的精度指标也随之变化。一般来说，采样频 率越高，测量精度越低。但是，传感器给出的精度往往是在采样速度下甚至是 静态条件下得到的测量结果。因此，在选择传感器时，必须同时考虑精度和速 度。稳定性传感器在使用一段时间后保持其性能不变的能力称为稳定性。除了传感器 本身的结构之外，影响传感器稳定性的主要因素是传感器的使用环境。因此， 为了使传感器具有良好的稳定性，传感器必须具有很强的环境适应性。在传感器的选择上，要考察使用环境，根据具体的使用环境选择合适的传 感器，或者采取适当的措施减少环境的影响。