1.3.1 传感器的静态特性参数
(1)测量范围和量程。测量范围是在允许误差内被测量值的范围。量程是指在正常工作条件下,传感器能够测量的被测量的总范围,为上限值与下限值之差。如某温度传感器的测量范围为-50~+300℃,则该传感器的量程为350℃。
(2)灵敏度。传感器的灵敏度是指传感器在稳态时,输出量变化量与输入量变化量的比值,用S表示。对于线性传感器,传感器的校准直线的斜率就是灵敏度,是一个常量;而非线性传感器的灵敏度则随输入量的不同而变化。在实际应用中,非线性传感器的灵敏度是指输入量在一定范围内输出量与输入量之比的近似值。传感器的灵敏度越高,信号处理就越简单。
(3)线性度。在稳态条件下,传感器的实际输入、输出特性曲线与理想直线之间的不吻合程度称为线性度或非线性误差。线性度通常用实际特性曲线与理想直线之间的最大偏差ΔLmax与满量程输出值ymax之比的百分数来表示。如图1.1所示系统的线性度γL为
图1.1 传感器的线性度(非线性误差)
(4)不重复性。不重复性是指在相同条件下,传感器的输入量按同一方向做全量程多次重复测量,输出曲线的不一致程度。通常用3 次测量输出曲线之间的最大偏差Δ max与满量程输出值ymax之比的百分数表示,如图1.2所示,图中曲线1、2、3分别表示3次所得到的输出曲线。不重复性是传感器总误差中的一项。
图1.2 传感器的不重复性
(5)迟滞。迟滞现象是传感器正向特性曲线(输入量增大)和反向特性曲线(输入量减小)的不一致程度,用γH表示。传感器的迟滞现象如图1.3所示。
图1.3 传感器的迟滞现象
(6)精确度。精确度也称为精度,它是线性度、不重复性及迟滞三项指标的综合指数,反映了系统误差和随机误差的综合指标。如果线性度、不重复性及迟滞已知,可通过误差合成的方法求出精确度。
(7)零点时间漂移。传感器在恒定温度环境中,当输入信号不变或为零时,输出信号随时间变化的特性,称为传感器零点时间漂移,简称为零漂。零漂一般按8小时内输出信号的变化来度量。
(8)零点温度漂移。当输入信号不变或为零时,传感器的输出信号随温度变化的特性,称为传感器零点温度漂移,简称为温漂。一般常用环境温度变化10℃引起的输出变化量与传感器最大输出量的百分比来表示。在实际应用中,一定要考虑环境温度对传感器的影响。由于温漂的影响,传感器的灵敏度也会随温度的变化而变化。
(9)工作环境条件。在实际应用中,传感器对环境温度和湿度都有一定要求。在规定的温度和湿度条件下,传感器能够正常工作;否则,就会异常。因此,在使用传感器时,一定要考虑环境条件。