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传感器性能指标
一、测量仪表的基本性能 
1、 精确度 
(1) 精密度δ 
它表明仪表指示值的分散性,即对某一稳定的被测量,由同一个测量者,用同一个仪表,在相当短的时间内,连续重复测量多次,其测量结果(指示值)的分散程度。δ愈小,说明测量愈精密。 
例如,某温度仪表的精密度δ=0.5℃,即表示多次测量结果的分散程度不大于0.5℃。精密度是随机误差大小的标志,精密度高,意味着随机误差小。 
但是必须注意,精密度与准确度是两个概念,精密度高不一定准确。 
(2) 准确度ε 
它表明仪表指示值与真值的偏离程度。 
例如,某流量表的准确度ε=0.3m3/s,表示该仪表的指示值与真值偏离0.3m3/s。准确度是系统误差大小的标志,准确度高,意味着系统误差小。同样,准确度高不一定精密。 
(3) 精确度τ 
它是精密度与准确度的综合反映,精确度高,表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情况下,可取两者的代数和,即τ=δ+ε。精确度常以测量误差的相对值表示。 
2、 稳定性 
(1)稳定度 
指在规定时间内,测量条件不变的情况下,由于仪表自身随机性变动、周期性变动、漂移等引起指示值的变化。一般以仪表精密度数值和时间长短一起表示。 
例如,某仪表电压指示值每小时变化1.3V,则稳定性可表示为1.3mV/h。   
(2)影响量 
测量仪表由外界环境变化引起指示值变化的量,称为影响量。它是由温度、湿度、气压、振动、电源电压及电源频率等一些外界环境影响所引起的。说明影响量时,必须将影响因素与指示值偏差同时表示。 
例如,某仪表由于电源电压发生变化10%而引起其指示值变化0.02mA,则应写成0.02mA/U±10%。 
二、传感器的分类和性能指标 
1、传感器的分类 


2、传感器的性能指标 
(1)量程和范围  
量程是指测量上限和下限的代数差;范围是指仪表能按规定精确度进行测量的上限和下限的区间。  例如一个位移传感器的测量下限是-5mm,测量上限是+5mm,则这个传感器的量程为5-(-5)=10mm,测量范围是-5mm~5mm。 
(2)线性度      
传感器的输入-输出关系曲线与其选定的拟合直线之间的偏差。 
(3)重复性      
传感器在同一工作条件下,输入量按同一方向作全量程连续多次测量时,所得特性曲线间的一致程度。 
(4)滞环      
传感器在正向(输入量增大)和方向(输入量减小)行程过程中,其输出—输入特性的不重合程度。 
(5)灵敏度      
传感器输出的变化值与相应的被测量的变化值之比。
(6)分辨力  
传感器在规定测量范围内,可能检测出的被测信号的最小增量。 
(7)静态误差      
传感器在满量程内,任一点输出值相对理论值的偏离程度。 
(8)稳定性      
传感器在室温条件下,经过规定的时间间隔后,其输出与起始标定时的输出之间的差异。 
(9)漂移      
在一定时间间隔内,传感器在外界干扰下,输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。  
由于传感器所测量的非电量有不随时间变化或变化很缓慢的,也有随时变化较快的,所以传感器的性能指标除上面介绍的静态特性所包含的各项指标外,还有动态特性,它可以从阶跃响应和频率响应两方面来分析。 
三、电阻式传感器  
1、定义:电阻式传感器是利用电阻元件把被测的物理量,如力、位移、形变及加速度等的变化,交换成电阻阻值的变化,通过对电阻阻值的测量达到测量该物理量的目的。
2、分类:电阻式传感器主要可分为电位器式电阻传感器和应变式电阻传感器。前者适宜于被测对象参数变化较大的场合,后者工作于电阻值变化甚小的情况,灵敏度较高。 
四、热电偶 
1、热电效应  两种不同的导体两端相互紧密地连接在一起,组成一个闭合回路。当两接点温度不等时,回路中就会产生电动势,从而形成电流,这一现象称为热电效应,该电动势称为热电动势。 2、热电偶的基本定律   
(1)中间导体定律。在A、B材料组成的热电偶回路中接入第三种导体C,只要引入的第三种导体两端温度相同,则此导体的引入不会改变电动势Eab(T,T0)大小。这个规律称中间导体定律。   
(2)标准电极定律。如果两种导体(A和B)分别与第三种导体(C)组成热电偶所产生的热电动势已知,则由这两个导体(A,B)组成的热电偶产生的热电动势可由下述标准电极定律来确定:EAB(T,T0)= EAC(T,T0)-EBC(T,T0)       由此可见,任意几个热电极与一标准电极组成热电偶产生的热电动势已知时,就可以很方便地求出这些热电极彼此任意组合时的热电动势。
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