传感器参数:一氧化碳(CO)传感器在四种领域的具体应用

2021/10/31 16:55 · 传感器知识资讯 ·  · 传感器参数:一氧化碳(CO)传感器在四种领域的具体应用已关闭评论
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传感器参数:一氧化碳(CO)传感器在四种领域的具体应用传感器的关键性能参数有多种,其中最为基本的特性参数有:量程、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、带宽,本文将对这些参数进行一一介绍。量程每个传感器都有自身的测量范围,被测量处在这个范围内时,传感器的输出信号才是有一定的准确性的。传感器的量程XFS、满量程输出值YFS、测量上限Xmax、测量下限Xmin的关系见

传感器参数:一氧化碳(CO)传感器在四种领域的具体应用

传感器的关键性能参数有多种,其中最为基本的特性参数有:量程、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、带宽,本文将对这些参数进行一一介绍。
量程
每个传感器都有自身的测量范围,被测量处在这个范围内时,传感器的输出信号才是有一定的准确性的。
传感器的量程XFS、满量程输出值YFS、测量上限Xmax、测量下限Xmin的关系见下图。
灵敏度
传感器的灵敏度是指其输出变化量ΔY与输入变化量ΔX的比值,可以用k表示。对于一个线性度非常高的传感器来说,也可认为等于其满量程输出值YFS与量程XFS的比值。
灵敏度高通常意味着传感器的信噪比高,这将会方便信号的传递、调理及计算。
线性度
传感器的线性度又称非线性误差,是指传感器的输出与输入之间的线性程度。理想的传感器输入-输出关系应该是呈线性的,这样使用起来才最为方便。但实际中的传感器都不具备这种特性,只是不同程度的接近这种线性关系。
实际中有些传感器的输入-输出关系非常接近线性,在其量程范围内可以直接用一条直线来拟合其输入-输出关系。有些传感器则有很大的偏离,但通过进行非线性补偿、差动使用等方式,也可以在工作点附近一定的范围内用直线来拟合其输入-输出关系。
选取拟合直线的方法很多,上图表示的是用最小二乘法求得的拟合直线,这是拟合精度最高的一种方法。实际特性曲线与拟合直线之间的偏差称之为传感器的非线性误差δ,其最大值与满量程输出值YFS的比值即为线性度γL。
迟滞
当输入量从小变大或从大变小时,所得到的传感器输出曲线通常是不重合的。也就是说,对于同样大小的输入信号,当传感器处于正行程或反行程时,其输出值是不一样大的,会有一个差值ΔH,这种现象称为传感器的迟滞。
产生迟滞现象的主要原因包括传感器敏感元件的材料特性、机械结构特性等,例如运动部件的摩擦、传动机构间隙、磁性敏感元件的磁滞等等。
迟滞误差γH的具体数值一般由实验方法得到,用正反行程最大输出差值ΔHmax的一半对其满量程输出值YFS的比值来表示。
重复性
一个传感器即便是在工作条件不变的情况下,若其输入量连续多次地按同一方向(从小到大或从大到小)做满量程变化,所得到的输出曲线也是会有不同的,可以用重复性误差γR来表示。
重复性误差是一种随机误差,常用正行程或反行程中的最大偏差ΔYmax的一半对其满量程输出值YFS的比值来表示。
精度
在测试测量过程中,出现误差是不可避免的。误差主要有系统误差和随机误差这两种。
引起系统误差的原因诸如测量原理及算法固有的误差、仪表标定不准确、环境温度影响、材料缺陷等,可以用准确度来反映系统误差的影响程度。
引起随机误差的原因有:传动部件间隙、电子元件老化等,可以用精密度来反映随机误差的影响程度。
精度则是一种反应系统误差和随机误差的综合指标,精度高意味着准确度和精密度都高。
一种较为常用的评定传感器精度方法是用线性度、迟滞和重复性这三项误差值的方根来表示。
分辨率
传感器的分辨率代表它能探测到的输入量变化的最小值。比如一把直尺,它的最小刻度为1mm,那么它是无法分辨出两个长度相差小于1mm的物体的区别的。
有些采用离散计数方式工作的传感器,例如光栅尺、旋转编码器等,它们的工作原理就决定了其分辨率的大小。有些采用模拟量变化原理工作的传感器,例如热电偶、倾角传感器等,它们在内部集成了A/D功能,可以直接输出数字信号,因此其A/D的分辨率也就限制了传感器的分辨率。
有些采用模拟量变化原理工作的传感器,例如电流传感器、电涡流位移传感器等,其输出为模拟信号,从理论上来讲它们的分辨率为无限小。但实际上,当被测量的变化值小到一定程度时,其输出量的变化值和噪声是处于同一水平的,已没有意义了,这也相当于限制了传感器的分辨率。
零点漂移
在传感器的输入量恒为零的情况下,传感器的输出值仍然会有一定程度的小幅变化,这就是零点漂移。引起零点漂移的原因有很多,比如传感器内敏感元件的特性随时间而变化、应力释放、元件老化、电荷泄露、环境温度变化等。其中,环境温度变化引起的零点漂移是最为常见的现象。
带宽
在实际应用中,大量的被测量是时间变化的动态信号,比如电流值的变化、物体位移的变化、加速度的变化等。这就要求传感器的输出量不仅要能够精确地反映被测量的大小,还要能跟得上被测量变化的快慢,这就是指传感器的动态特性。
从传递函数的角度来看,大多数传感器都可以简化为一个一阶或二阶环节,因此,通常可以用带宽来大概反映出其动态特性。
如下图所示,在传感器的带宽范围内,其输出量的幅值在一定范围内有个小幅变化(最大衰减为0.707)。因此,当输入值做正弦变化时,通常认为输出值是可以正确反映输入值的,但是当输入值变化的频率更高时,输出值将会产生明显的衰减,导致较大的测量失真。
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传感器参数: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。
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传感器参数:传感器的关键性能参数

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传感器参数:称重传感器参数基本定义

称重传感器参数基本定义:
(1)额定载荷:传感器在规定技术指标范围内能够测量的最大轴向负荷,但实际使用时,一般只用额定量程的2/3~1/3。
(2)允许使用负荷(或称安全过载):称重传感器允许施加的最大轴向负荷。允许在一定范围内超负荷工作。一般为120%~150%。
(3)极限负荷(或称极限过载):称重传感器能承受的不使其丧失工作能力的最大轴向负荷。意即当工作超过此值时,传感器将会受到损坏。
(4)灵敏度: 输出增量与所加的负荷增量之比。通常每输入1V电压时额定输出的mV。
(5)非线性: 这是表征此传感器输出的电压信号与负荷之间对应关系的精确程度的参数。
(6)重复性: 重复性表征传感器在同一负荷在同样条件下反复施加时,其输出值是否能重复一致,这项特性更重要,更能反映传感器的品质。国标对重复性的误差的表述:重复性误差可与非线性同时测定同一试验点上3次测量的实际输出信号值之间的最大差值(mv)。
(7)滞后: 滞后的通俗意思是:逐级施加负荷再依次卸下负荷时,对应每一级负荷,理想情况下应有一样的读数,但事实上下一致,这不一致的程度用滞后误差这一指标来表示。国标中是这样来计算滞后误差的:同一试验点上3次行程实际输出信号值的算术平均与3次上行程实际输出信号值的算术平均之间的最大差值(mv)。
(8)蠕变和蠕变恢复:要求从两个方面检验传感器的蠕变误差:其一是蠕变:在5-10秒时间无冲击地加上额定负荷,在加荷后5-10秒读数,然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。其二是蠕变恢复:尽快去掉额定负荷(在5-10秒时间内),卸荷后在5-10秒内立即读数,然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。
(9)允许使用温度:规定了此称重传感器能适用的场合。例常温传感器一般标注为:-20℃ - +70℃。高温传感器标注为:-40℃ - 250℃。
(10)温度补偿范围:说明此传感器在生产时已在这样的温度范围内进行了补偿。例常温传感器一般标注为-10℃ - +55℃。
(11)零点温度影响(俗称零点温漂):表征此传感器在环境温度变化时它的零点的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。
(12)输出灵敏系数的温度影响(俗称系数温漂):此参数表征此传感器在环境温度变化时输出灵敏度的稳定性。一般以每10℃范围内产生的漂移为计量单位。
(13)输出阻抗:在额定技术条件下,传感器的输出的电阻值S+ S- [I+ I-]
(14)输入阻抗:称重传感器的激励端的电阻值,E+ E- [V+ V-]
(15)绝缘阻抗:传感器的电路部分与弹性梁之间的绝缘阻值,越大越好,绝缘电阻的大小会影响传感器的各项性能。而当绝缘阻抗低于某一个值时,电桥将无法正常工作。
(16)推荐激励电压:一般为5~12伏。因一般称重仪表内配的稳压直流电源为5或12伏。
(17)允许最大激励电压:传感器最大可以承受的供电电压,不推荐使用最大激励电压。
(18)电缆长度:出厂时厂家标准配置的电缆长度。最好不要擅自增加和减小。
(19)密封防护等级IP67:称重传感器的防尘和防水的性能指标。

  称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器茵先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对正确选用称重传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至整个衡器的可靠性和安全性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上,新旧国标有质的差异。 目录称重传感器工作原理称重传感器的种类称重传感器常用技术参数称重传感器更换注意事项
称重传感器工作原理
  随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量,特别是随着微处理机的出现,工业生产过程自动化程度化的不断提高,称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置,从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制,到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等,都应用了称重传感器;目前,称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。 
称重传感器常用技术参数:
一、用分项指标表示法在介绍称重传感器技术参数时,传统的方法是采用分项指标,其优点是物理意义明确,沿用多年,熟悉的人较多。我们现在列出其主要项目如下:*额定容量生产厂家给出的称量范围的上限值。
1、称重传感器参数额定输出(灵敏度)
  加额定载荷时和无载荷时,传感器输出信号的差值。由于称重传感器的输出信号与所加的激励电压有关,所以额定输出的单位以mV/V来表示。并称之为灵敏度。
2、称重传感器参数灵敏度允差
  传感器的实际稳定输出与对应的标称额定输出之差对该标称额定输出的百分比。例如,某称重传感器的实际额定输出为2.002mV/V,与之相适应的标准额定输出则为2mV/V,则其灵敏度允差为:((2.002–2。000)/2.000)*100%=0.1%
3、称重传感器参数非线性
  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。
4、称重传感器参数滞后允差
  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。
5、称重传感器参数重复性误差
  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。
6、称重传感器参数蠕变
  在负荷不变(一般取为额定载荷),其它测试条件也保持不变的情形下,称重传感器输出随时间的变化量对额定输出的百分比。
7、称重传感器参数零点输出
  在推荐电压激励下,未加载荷时传感器的输出值对额定输出的百分比。
8、称重传感器参数绝缘阻抗
  传感器的电路和弹性体之间的直流阻抗值。
9、称重传感器参数输入阻抗
  信号输出端开路,传感器未加负荷时,从电源激励输入端测得的阻抗值。
10、称重传感器参数输出阻抗
  电源激励输入端短路,传感器未加载荷时,从信号输出端测得的阻抗。
11、称重传感器参数温度补偿范围
  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。
12、称重传感器参数零点温度影响
  环境温度的变化引起的零平衡变化。一般以温度每变化10K时,引起的零平衡变化量对额定输出的百分比来表示。
13、称重传感器参数额定输出温度影响
  环境温度的变化引起的额定输出变化。
一般以温度每变化10K引起额定定输出的变化量额定输出的百分比来表示。
  使用温度范围:称重传感器在此温度范围内使用其任何性能参数均不会产生永久性有害变化

二、在《OIML60号国际建议》中采用的术语。以《OIML60号国际建议》92年版为基础,参考《JJG669--90称重传感器检定规程》新的技术参数大致有:
*称重传感器参数输出
  被测量(质量)通过称重传感器转换而得到的可测量。
*分度值
  称重传感器的测量范围被等分后其中一份的大小。
*检定分度值(V)
  为了准确度分级,在称重传感器测试中采用的,以质量单位表达的称重传感器分度值。
*称重传感器参数最小检定分度值(Vmin)
  称重传感器测量范围可以被分度的最小检定分度值勤。
*最小静负荷(Fsmin)
  可以施加于称重传感器而不会超出最大允许误差的质量的最小值。
 *最大称量
  可以施加于称重传感器而不会超出最大允许误差的质量的最大值。
*称重传感器参数非线性(L)
  称重传感器进程校准曲线与理论直线的偏差。
*滞后误差(H)
  施加同一级负荷时称重传感器输出读数之间的最大差值;其中一次是由最小静负荷开始的进程读数,另一次是由最大称量开始的回程读数。
*蠕变(Cp)
  在负荷不变,所有环境条件和其它变量也保持不变的情况下,称重传感器满负荷输出随时间的变化。
*最小静负荷输出恢复植(CrFsmin)
  负荷施加前,后测得的称重传感器最小静负荷输出之间的差值。
*称重传感器参数重复性误差(R)
  在相同的负荷和相同的环境条件下,使连续数次进行实验所得的称重传感器输出读数之间的差值。
*温度对最小静负荷输出的影响(Fsmin)
  由于环境温度变化而引起的最小静负荷输出之间的变化。
*温度对输出灵敏度的影响(St)
  由于环境温度变化而引起的输出灵敏度的变化。
*称重传感器测量范围
  被测量(质量)值范围,测量结果在此范围内不会超出最大允许误差。

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