1.3传感器的基本特性

基本特性即输入—输出特性。

1.3.1 传感器的静态特性

是指被测量不随时间变化或随时间变化缓慢时输入与输出间的关系。

1、静态数学模型

2、静态性能指标

传感器静态特性主要如下：
　　(1) 线性度

　　指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。

　　(2) 灵敏度

　　灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，显然，灵敏度S 值越大，表示传感器越灵敏.

　　(3) 迟滞

　　

传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。

　　(4) 重复性

　　

重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

　　(5) 漂移

　　传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。

　　温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度(一般为20℃)时的输出值的变化量与温度变化量之比

　　(6) 测量范围(measuring range)

　　传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。

　　(7) 量程(span)

　　传感器测量范围的上限值与下限值的代数差，称为量程。

　　(8) 精度(accuracy)

　　传感器的精度是指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映，测量误差越小，传感器的精度越高。

　　传感器的精度用其量程范围内的最大基本误差与满量程输出之比的百分数表示，其基本误差是传感器在规定的正常工作条件下所具有的测量误差，由系统误差和随机误差两部分组成

　　工程技术中为简化传感器精度的表示方法，引用了精度等级的概念。精度等级以一系列标准百分比数值分档表示，代表传感器测量的最大允许误差。

　　如果传感器的工作条件偏离正常工作条件，还会带来附加误差，温度附加误差就是最主要的附加误差。

　　(9) 分辨率和阈值(resolution and threshold)

　　传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。对于某些传感器，如电位器式传感器，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。对于数字式仪表，分辨力就是仪表指示值的最后一位数字所代表的值。当被测量的变化量小于分辨力时，数字式仪表的最后一位数不变，仍指示原值。当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。

　　阈值是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。有的传感器在零位附近有严重的非线性，形成所谓“死区”(dead band)，则将死区的大小作为阈值；更多情况下，阈值主要取决于传感器噪声的大小，因而有的传感器只给出噪声电平。

　　(10) 稳定性(stability)

　　稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。理想的情况是不论什么时候，传感器的特性参数都不随时间变化。但实际上，随着时间的推移，大多数传感器的特性会发生改变。这是因为敏感元件或构成传感器的部件，其特性会随时间发生变化，从而影响了传感器的稳定性。

举例：

1.3.2 传感器的动态特性

是指被测量随时间快速变化时输入与输出间的关系。

1.3.3 传感器输出信号的特点及处理方法

1.传感器输出信号的特点：

       1）由于传感器的种类很多，输出的形式也多种多样。例如，尽管同样是温度传感器，热电偶顺温度变化输出的是不同的电压，热敏电阻顺温度变化其阻抗发生变化，而双金属温度传感器顺温度变化输出的是开关信号。
      2)传感器的输出信号一般比较微弱，有的传感器输出的电压最小仅有0.19V。
      3) 传感器的输出阻抗都比较高，这样传感器输出信号到测量电路时会产生较大的信号衰减。
      4) 传感器的动态范围很宽。
     5)传感器的输出顺着输入物理量的变化而变化，但是他们之间的关系不一定是线形比例关系。

     6)传感器的输出会受温度的影响，有温度系数变化。

2.输出信号的处理方法

作业：传感器的静态性能指标有哪些？其含义是什么？

1.7.3 输出信号的干扰及控制技术

1、屏蔽

2、接地

3、隔离

4、滤波