了解传感器的基本特性

在机电一体化系统中有各种不同的被测量需要监测和控制，这就要求传感器能感受被测量并转换成与被测量有一定函数关系的电量。通常被测量处于不断的变化中，传感器能否将这些被测量的变化不失真地转换成相应的电量，取决于传感器的输入—输出特性，即传感器的基本特性。传感器的基本特性可用静态特性和动态特性来描述。

一、传感器的静态特性

传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器静态特性的主要技术指标有线性度、灵敏度、迟滞和精确度等。

（1）线性度。传感器的线性度是指传感器实际输出—输入特性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值之比，即：

式中：γL——线性度；

Δmax——最大非线性绝对误差；

yFS——输出满度值。

（2）灵敏度。传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，输出量的变化量与输入量的变化量之比，即：

式中：S0——灵敏度；

Δy——输出量的变化量；

Δx——输入量的变化量。(www.xing528.com)

灵敏度表示传感器对测量变化的反应能力。对于线性传感器来说，其灵敏度是个常数。

（3）迟滞。传感器在正（输入量增大）、反（输入量减小）行程中，输出—输入特性曲线不重合的程度称为迟滞，迟滞误差一般以满量程输出yFS的百分数表示：

式中：ΔHm——输出值在正、反行程间的最大差值。

迟滞特性一般由试验方法确定。

（4）精确度。精确度简称精度，它表示传感器的输出量与被测量的实际值之间的符合程度，包括传感器的测量值精度和重复精度。

（5）分辨力。传感器能检测到的最小输入增量称为分辨力，在输入零点附近的分辨力称为阈值。

（6）零漂。传感器在零输入状态下，输出值的变化称为零漂，零漂可用相对误差表示，也可用绝对误差表示。

二、传感器的动态特性

传感器测量静态信号时，由于被测量不随时间变化，故测量和记录过程不受时间限制。而实际中，大量的被测量是随时间变化的动态信号，传感器的输出不仅需要精确地显示被测量的大小，还要显示被测量随时间变化的规律，即被测量的波形。传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动态特性参数有最大超调量、上升时间、调整时间、频率响应范围、临界频率等。

动态特性好的传感器，其输出量随时间的变化规律将再现输入量随时间的变化规律，即它们具有同一时间函数。但是，除了理想情况以外，实际传感器的输出信号与输入信号不具有相同的时间函数，即具有动态误差。