傳感器的特性描述

　　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，即輸入量和輸出量的對(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，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

　　傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。

　　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(shuō)問(wèn)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(lái)說(shuō)，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(lái)線性化。

　　動(dòng)態(tài)特性

　　所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。

　　dB(Decibel，分貝) 是一個(gè)純計(jì)數(shù)單位，本意是表示兩個(gè)量的比值大小，沒(méi)有單位。

　　對(duì)于功率，dB = 10*lg(A/B)。對(duì)于電壓或電流，dB = 20*lg(A/B)。

　　-3=10*lg(x)

　　x=0.5 (8-20Hz)

　　在對(duì)炮口沖擊波測(cè)試中，壓力傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)是否滿足測(cè)量要求至關(guān)重要。

　　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(wèn)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(lái)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)常采用的輸入信號(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)定也常采用這兩種標(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(lái)描述。