传感器性能:传感器性能指标

2021/11/05 14:25 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器性能:传感器性能指标已关闭评论
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传感器性能指标
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传感器性能指标是指传感器的灵敏度、使用频率范围、动态范围、相移参数。
中文名
传感器性能指标
释 义
指传感器的灵敏度、使用频率范围、动态范围、相移参数
灵敏度:指沿着传感器测量轴方向对单位振动量输入x 可获得的电压信号输出值u,即s=u/x。与灵敏度相关的一个指标是分辨率,这是指输出电压变化量△u 可加辨认的最小机械振动输入变化量△x 的大小。为了测量出微小的振动变化,传感器应有较高的灵敏度。使用频率范围:指灵敏度随频率而变化的量值不超出给定误差的频率区间。其两端分别为频率下限和上限。为了测量静态机械量,传感器应具有零频率响应特性。传感器的使用频率范围,除和传感器本身的频率响应特性有关外,还和传感器安装条件有关(主要影响频率上限)。动态范围:动态范围即可测量的量程,是指灵敏度随幅值的变化量不超出给定误差限的输入机械量的幅值范围。在此范围内,输出电压和机械输入量成正比,所以也称为线性范围。动态范围一般不用绝对量数值表示,而用分贝做单位,这是因为被测振值变化幅度过大的缘故,以分贝级表示使用更方便一些。相移:指输入简谐振动时,输出同频电压信号相对输入量的相位滞后量。相移的存在有可能使输出的合成波形产生崎变,为避免输出失真,要求相移值为零或Π,或者随频率成正比变化。
传感器性能:传感器性能指标  第1张

传感器性能:传感器的主要特性有哪些,主要包含7个方面

描述
众山科技从事物联网无线传感网络的产品研发和生产已经有十多年,在智能传感器方面技术非常成熟,合作项目经验丰富,在多年的经营中也接触了很多传感器,下面一起了解下传感器的特性,主要包含7个方面。
一、传感器的动态性。动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性输入信号变化时,输出信号随时间变化而相应地变化,这个过程称为响应。传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传感器,当输入信号是随时间变化的动态信号时,传感器能及时精确地跟踪输入信号,按照输入信号的变化规律输出信号。当传感器输入信号的变化缓慢时,是容易跟踪的,但随着输入信号的变化加快,传感器的及时跟踪性能会逐渐下降。通常要求传感器不仅能精确地显示被测量的大小,而且还能复现被测量随时间变化的规律,这也是传感器的重要特性之一。
二、传感器的稳定性。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。这是因为敏感器件或构成传感器的部件,其特性会随时间发生变化,从而影响传感器的稳定性。
三、传感器的线性度。通常情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线,此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
四、传感器的重复性。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动时所得特性曲线不一致的程度。各条特性曲线越靠近,说明重复性越好,随机误差就越小。
五、传感器的迟滞性。迟滞特性表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出-输入特性曲线不一致的程度,通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。
六、传感器的灵敏度。灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系,则灵敏度S是一个常数。否则,它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如,某位移传感器,在位移变化1mm时,输出电压变化为200mV,则其灵敏度应表示为200mV/mm.当传感器的输出、输入量的量纲相同时,灵敏度可理解为放大倍数。
七、传感器的分辨力。分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时,其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同,因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示,则称为分辨率。
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传感器性能:传感器性能指标  第2张

传感器性能:传感器的性能要求及其选用原则

传感器的性能要求及其选用原则
一、传感器的性能要求
无论何种传感器,尽管它们的原理、结构不同,使用环境、条件、目的不同,其技术指标也不尽相同,但有基本要求却是相同的。这就是:
灵敏度高,输入和输出之间应具有较好的线性关系;
噪声小,并且具有抗外部噪声的性能;
滞后、漂移误差小;
动态特性良好;
在接入测量系统时,对被测量不产生影响;
功耗小,复现性好,有互换性;
防水及抗腐蚀等性能好,能长期使用;
结构简单,容易维修和校正;
低成本、通用性强;
二、传感器选用原则
传感器的灵敏度
传感器的灵敏度越高,可以感知越小的变化量,即被测量稍有微小变化时,传感器即有较大的输出。但灵敏度越高,与测量信号无关的外界噪声也容易混入,并且噪声也会被放大。因此,对传感器往往要求有较大的信噪比。
传感器的量程范围是和灵敏度紧密相关的一个参数。当输入量增大时,除非有专门的非线性校正措施,传感器不应在非线性区域工作,更不能在饱和区域内工作。有些需在较强的噪声干扰下进行的测试工作,被测信号叠加干扰信号后也不应迸入非线性区。因此,过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。
如被测量是一个向量时,则传感器在被测量方向的灵敏度愈高愈好,而横向灵敏度愈小愈好;如果被测量是二维或三维向量,那么对传感器还应要求交叉灵敏度愈小愈好。

传感器的线性范围
任何传感器都有一定的线性范围,在线性范围内输出与输入成比例关系。线性范围愈宽,则表明传感器的工作量程愈大。
为了保证测量的**度,传感器必须在线性区域内工作。例如,机械式传感器的弹性元件,其材料的弹性限是决定测量量程的基本因素。当超过弹性极限时,将特产生非线性误差。
然而任何传感器都不容易保证其优良线性,在某些情况下,在许可限度内,也可以在其近似线性区域应用。例如,变极距型电容、电感传感器,均采用在初始间隙附近的近似线性区内工作。选用时必须考虑被测物理量的变化范围、令其非线性误差在允许范围以内。

传感器的响应特性
传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。但实际传感器的响应总有一迟延,但迟延时间越短越好。
一般光电效应、压电效应等物性型传感器,响应时间小,可工作频率范围宽。而结构型,如电感、电容、磁电式传感器等,由于受到结构特性的影响,往往由于机械系统惯性的限制,其固有频率低。
在动态测量中,传感器的响应特性对测试结果有直接影响,在选用时,应充分考虑到被测物理量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。

传感器的稳定性
传感器的稳定性是经过长期使用以后,其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间与环境。
为了保证稳定性,在选用传感器之前,应对使用环境进行调查,以选择合适的传感器类型。例如电阻应变式传感器,湿度会影响其绝缘性,温度会影响其零漂,长期使用会产生蠕变现象。又如,对于变极距型电容传感器,环境湿度或油剂浸人间隙时,会改变电容器介质。光电传感器的感光表面有灰尘或水泡时,会改变感光性质。对于磁电式传感器或霍尔效应元件等,当在电场、磁场中工作时,亦会带来测量误差。滑线电阻式传感器表面有灰尘时,将会引入噪声。
在有些机械自动化系统中或自动检测装置中,所用的传感器往往是在比较恶劣的环境下工作,其灰尘、油剂、温度、振动等干扰是很严重的。这时传感器的选用,必须优先考虑稳定性因素。

传感器的**度
传感器的**度表示传感器的输出与被测量的对应程度。因为传感器处于测试系统的输入端,因此,传感器能否真实地反映被测量,对整个测试系统具有直接影响。
然而,传感器的**度也并非愈高愈好,因为还要考虑到经济性。传感器**度愈高,价格越昂贵,因此应从实际出发来选择。
首先应了解测试目的,是定性分析还是定量分析。如果属于相对比较性的试验研究,只需获得相对比较值即可,那么对传感器的**度要求可低些。然而对于定量分析,为了必须获得**量值,因而要求传感器应有足够高的**度。

三、传感器其它选用原则

传感器在实际测试条件下的工作方式,也是选用传感器时应考虑的重要因素。因为测量条件不同对传感器要求也不同。
在机械系统中,运动部件的被测参数 (例如回转轴的转速、振动、扭矩),往往需要非接触式测量。因为对部件的接触式测量不仅造成对被测系统的影响,且有许多实际困难,如测量头的磨损、接触状态的变动,信号采集等都不易妥善解决,也易于造成测量误差。采用电容式、涡流式等非接触式传感器,会有很大方便。若选用电阻应变计时,则还需配用遥测应变仪。
另外,为实现自动化过程的控制与检测系统,往往要求真实性与可靠性。因此必须在现场实际条件下才能达到检测要求,因而对传感器及测试系统都有一定特殊要求。例如,在加工过程中,若要实现表面粗糙度的检测,以往的干涉法、触针式轮廓检测法等都不能应用,而代之以激光检测法。
以上是关于传感器的性能要求及其选用原则的概述。

传感器性能:压力传感器各项性能参数详解

压力传感器是指能感受压力,并把压力变化转换为电信号输出的装置,是自动化设备中最常见的一种传感器,也是自动化测力设备中的神经系统。正确使用压力传感器必先了解压力传感器各项参数。
压力传感器主要有以下参数:
1、量程Capacity:
量程是指压力传感器的额定载荷。一般单位为KGf、N等。如量程为100KGf,传感器测量范围即为0-100KGf。
2、灵敏度Rated output:
灵敏度是压力传感器的输出信号系数,单位为mV/V,常见的有1mV/V,2mV/V,压力传感器的满量程输出=工作电压*灵敏度,例:工作电压5VDC,灵敏度2mV/V,满量程输出即为5V*2mV/V=10mV,如压力传感器满量程为100KG,压满100KG,输出即为10mV,压50KG即为5mV。
3、非线性Non-linearity:
非线性是指由空载荷的输出值和额定载荷时输出值所决定的直线和增加负荷之实测曲线之间最大偏差对于额定输出值的百分比。理论上传感器的输出应该是线性的,事实上并不是,非线性就是和理想中的偏差百分比。非线性单位为:%FS,非线性误差=量程*非线性,如量程为100KG,非线性为0.05%FS,非线性误差即为:100KG*0.05%=0.05KG。
4、重复性Repeat ability:
重复性误差是指在相同的环境条件下,对传感器反复加荷到额定载荷并卸载。加荷过程中同一负荷点上输出值的最大差值对额定输出的百分比。
5、蠕变Creep:
蠕变是指在载荷不变,其它测试条件也保持不变的情况下,压力传感器输出随时间的变化量对额定输出的百分比,一般取30min。
6、滞后Hysteresis:
滞后是指压力传感器从无载荷逐渐加载到额定载荷然后再逐渐卸载。在同一载荷点上加载和卸载输出量的最大差值对额定输出值的百分比。
7、零点输出zero balance:
在推荐电压激励下,空载时压力传感器的输出值对额定输出的百分比。理论上压力传感器空载时输出应该为零,实际上压力传感器空载时输出不为零,这就存在一个偏差,零点输出就是偏差的百分比。
8、输入阻抗Input resistance:
输入阻抗是指信号输出端开路,传感器未加压时,从压力传感器输入端(沧正压力传感器为红、黑线)测得的阻抗值。
9、输出阻抗Output resistance:
输出阻抗是指压力传感器输入端短路,传感器未加压时,从信号输出端(沧正压力传感器为绿、白线)测得的阻抗。
10、绝缘阻抗Insulation impedance:
绝缘阻抗是指压力传感器的电路和弹性体之间的直流阻抗值。
11、工作温度范围Operation Temp range:
工作温度范围是指压力传感器在此温度范围内使用其性能参数均不会产生永久性有害变化。
12、温度补偿范围Compensated temp range:
温度补偿范围是指在此温度范围内,传感器的额定输出和零平衡均经过严密补偿,从而不会超出规定的范围。
13、零点温度漂移Temperature effect on zero:
零点温度影响是指环境温度的变化对压力传感器零点的影响。一般用温度每变化10℃时,引起的零平衡变化量对额定输出的百分比来表示,单位为:%F.
14、灵敏度温度漂移Temperature effect on out:
灵敏度温度漂移是指环境温度的变化引起的压力传感器灵敏度的变化。一般以温度每变化10℃引起灵敏度的变化量额定输出的百分比来表示,单位为:F.
15、安全超载Safe Load Limit:
安全超载是指在此载荷内不会对压力传感器造成破坏性损坏,但不能长期超载。
16、极限超载 Ultimate overload:
极限超载是指压力传感器负荷的极限值。
17、激励电压Excitation recommend:
激励电压是指压力传感器的工作电压,一般为5-12VDC。
以上就是压力传感器各项参数的详解与举例,由沧正压力传感器整理发布。

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