带你认识基本的传感器特性参数
传感器的基本特性与指标
传感器的基本特性与指标传感器是将一种被测量的非电信号转换成电信号的设备。
通过测量环境的物理量或化学量，传感器能够获得相关数据，并将其转换为信号，方便进行处理或者显示。
以下是传感器的基本特性和指标。
1. 灵敏度(Sensitivity)：传感器的灵敏度指的是传感器输出信号相对于输入信号的变化率。
较高的灵敏度表明传感器对于被测量物理量的微小变化更加敏感。
2. 响应时间(Response Time)：传感器的响应时间是指传感器从接受到输入信号到输出信号达到稳定值所需的时间。
较快的响应时间意味着传感器能够及时检测到被测量物理量的变化。
3. 动态范围(Dynamic Range)：传感器的动态范围指的是传感器能够测量的最大和最小输入信号之间的范围。
较大的动态范围表示传感器能够测量较大范围内的信号。
4. 线性度(Linearity)：传感器的线性度是指传感器的输出信号与输入信号之间的关系是否为线性关系。
较好的线性度意味着传感器的输出信号与被测量物理量存在较好的线性关系。
5. 稳定性(Stability)：传感器的稳定性指传感器在相同条件下，长时间内输出信号的一致性。
较好的稳定性意味着传感器的输出信号相对较稳定，能够准确反映被测量物理量的变化。
6. 分辨率(Resolution)：传感器的分辨率是指传感器能够检测和测量的最小变化量。
较高的分辨率表示传感器能够检测到较小的变化。
7. 器件偏置(Offset)：传感器的器件偏置指在无输入信号时传感器的输出信号值。
较小的器件偏置意味着传感器的输出信号在无输入信号时接近于零，具有较低的偏差。
8. 温度影响(Temperature Influence)：传感器在不同温度下的输出信号的变化情况。
较小的温度影响意味着传感器能够在不同温度条件下保持较稳定的输出信号。
9. 线性范围(Linear Range)：传感器所能够线性测量的输入信号范围。
在线性范围内，传感器的输出信号与输入信号的关系为线性关系。
传感器的基础特性
传感器的基础特性传感器是能体会要求的被精确测量并的规律性转化成輸出数据信号的元器件或设备。
在当代工业化生产尤其是自动化生产全过程中，要用各种各样传感器来监控和操纵加工过程中的每个主要参数，使机器设备工作中在一切正常或最好，并使商品做到最好是的品质。
可以说，沒有诸多的优质的传感器，智能化生产制造也就失去基本。
传感器有类型，而文中把传感器的特性及类型一一小结出去，便于为大伙儿今后的运用出示参照。
一、传感器的特性（1）传感器的动态。
动特性就是指传感器对随時间转变的输出量的回应特性。
动态性特性键入数据信号转变时，輸出数据信号随時间转变而相对地转变，全过程称之为回应。
传感器的动态性特性是传感器对随時间转变的输出量的回应特性。
动态性特性好的传感器，当键入数据信号是随時间转变的动态性数据信号时，传感器能立即精准地追踪键入数据信号，键入数据信号的变化趋势輸出数据信号。
当传感器键入数据信号的转变迟缓时，是追踪的，但伴随着键入数据信号的转变加速，传感器的立即追踪特性会降低。
一般规定传感器不但能精准地显示信息被精确测量的尺寸，并且还能重现被精确测量随時间转变的规律性，这也是传感器的关键特性之一。
（2）传感器的线性。
一般下，传感器的静态数据特性輸出是条曲线图并非平行线。
工作中，为使仪表盘具备匀称标尺的读值，常见一条拟合直线类似地意味着的特性曲线图、线性（离散系统偏差）类似水平的一个性能参数。
拟合直线的选择有多种多样方式。
如将零键入和满度輸出点相接的基础理论平行线拟合直线；或将与特性曲线图上各点误差的平方和为最少的基础理论平行线拟合直线，此拟合直线称之为最小二乘法拟合直线。
（3）传感器的敏感度。
敏感度就是指传感器在恒定工作中下心输出量转变△y对输出量转变△x的比率。
它是輸出一键入特性曲线图的直线斜率。
传感器的輸出和键入显线性相关，则敏感度S是一个参量。
不然，它将随输出量的转变而转变。
敏感度的量纲是輸出、输出量的量纲之比。
传感器的基本特性
1、线性度
1）定义：输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的 程度。 该直线称为拟合直线。 2）非线性误差：用下式定义
Lmax L 100% YFS
ΔLmax---实际输入输出特性曲线与拟合直线间的最大偏差。 YFS---输出满量程（统一：理论输出满量程）。 3）拟合直线 常用的拟合直线有理论直线法、切线法、割线（端点连线） 法等。拟合直线不同，线性度也不同。
任务二 传感器的基本特性
学习内容
掌握传感器的静态特性 了解传感器的动态特性
引入：
传感器的输入－输出特性体现了被测未知量与传感器输 出量之间的关系，很显然这是传感器基本的特性。传感器 的特性一般分为静态特性和动态特性两种。
一、静态特性
静态特性是当被测量处于稳态，即被测量不随时间变化 或变化极其缓慢时，传感器的输入－输出特性。（表示它们 之间关系的是一个不含时间变量的代数方程。）
7、电磁兼容性
电子设备在规定电磁干扰环境中能按原设计要求正常工作，同时也 不向处于同一环境的其他设备释放超过允许范围电磁干扰的能力。
二、动态特性
动态特性是当被测量随时间变化很快时，传感器的输入 －输出特性。表示它们之间关系的是一个含有时间变量的微 分方程，即输入、输出均是一个随时间变化的函数。 一个动态特性好的传感器，其输出将再现输入量的变化 规律，即具有相同的时间函数。实际的传感器，输出信号将 不会与输入信号具有相同的时间函数, 这种输出与输入间的 差异就是所谓的动态误差。
y
对线性传感器，其 灵敏度就是它的静 态特性的斜率
y
S n＝
0 (a) 线性测量系统
传感器的技术参数详解
传感器的技术参数详解-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII传感器的技术参数详解（1）传感器技术——额定载荷：传感器的额定载荷是指在设计此传感器时，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）传感器技术——允许使用负荷（或称安全过载）：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）传感器技术——极限负荷（或称极限过载）：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）传感器技术——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。
本公司产品与其它公司产品配套时，其灵敏系数必须一致。
（5）传感器技术——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）传感器技术——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。
传感器的重复性误差（R）按下式计算：R=ΔθR/θn×100%。
ΔθR -- 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）传感器技术——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：传感器的滞后误差（H）按下式计算：H=ΔθH/θn×100%。
ΔθH --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）。
2（8）传感器技术——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。
带你认识基本的传感器特性参数
带你认识基本的传感器特性参数复性、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X FS、满量程输出值Y FS、测量上限X max、测量下限X min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Y FS与量程X FS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。
k=ΔY ΔX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-输出关系应该是程线性的，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Y FS的比值即为线性度γL。
γL=±δY FS×100%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ΔH max的一半对其满量程输出值Y FS的比值来表示。
带你认识基本的传感器特性参数
带你认识基本的传感器特性参数传感器是一种将物理量转化为电信号的装置，被广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域。
了解传感器的基本特性参数对于正确选择和使用传感器至关重要。
下面将带你认识传感器的一些基本特性参数。
1. 灵敏度（Sensitivity）：传感器的灵敏度是指输入物理量变化引起输出信号变化的比例关系。
一般来说，灵敏度越高，传感器对输入信号的变化越敏感。
2. 线性度（Linearity）：传感器的线性度是指其输出信号与输入物理量之间的近似直线关系。
一个理想的传感器应具有良好的线性特性，但实际传感器往往会有一定的非线性误差。
3. 分辨率（Resolution）：传感器的分辨率是指它能够区分的最小输入量的变化大小。
分辨率越高，传感器能够检测到更小的变化。
4. 动态响应（Dynamic response）：传感器的动态响应指的是它对输入信号变化的快速度。
高响应速度的传感器可以快速地对输入信号进行反应。
6. 稳定性（Stability）：传感器的稳定性是指其输出信号相对于稳定输入的变化程度。
一个稳定性好的传感器应该具有输出信号变化小的特点。
7. 重复性（Repeatability）：传感器的重复性是指在相同的输入条件下，反复测量得到的输出结果的一致性。
重复性好的传感器可以给出相对准确和一致的结果。
8. 可靠性（Reliability）：传感器的可靠性是指其在一定的工作条件下能够稳定地工作并保持一定的精度和稳定性的能力。
一个可靠性高的传感器能够长时间稳定地运行。
9. 压力范围（Pressure range）：压力传感器的压力范围指的是它可以正常工作的最小和最大压力值。
在选择压力传感器时，需要根据应用需求选择相应的压力范围。
10. 温度范围（Temperature range）：传感器的温度范围指的是其可以正常工作的最低和最高温度值。
温度范围是非常重要的一个参数，因为温度变化会对传感器的性能和精度产生影响。
传感器的技术参数
传感器的技术参数传感器是一种能够感知和测量物理量或环境参数，并将其转换成电信号或其他形式的设备或装置。
传感器的技术参数是评估其性能和功能的重要指标，下面将详细介绍传感器的一些常见技术参数。
1.灵敏度：传感器的灵敏度定义为输出信号的变化与输入量变化的比值。
灵敏度越高，表示传感器能够更精确地检测输入量的变化。
2.分辨率：传感器的分辨率表示它能够分辨的最小输入变化量。
较高的分辨率意味着传感器能够检测到更小的变化。
3.动态范围：传感器的动态范围是指它能够测量的最大和最小输入量之间的比值。
动态范围越大，传感器的适应范围就越广。
4.响应时间：传感器的响应时间是指它从接收输入信号到产生相应输出信号所需的时间。
较短的响应时间意味着传感器能够更快地捕捉到输入变化。
5.精度：传感器精度是指它的输出值与输入值之间的误差。
精度越高，传感器的输出值与实际值越接近。
6.稳定性：传感器的稳定性表示它的输出值在相同输入条件下的重复性。
稳定性越高，传感器的输出值变化越小。
7.工作温度范围：传感器的工作温度范围是指它能够正常工作的温度范围。
超出工作温度范围可能导致传感器的性能下降或失效。
8.电源供应：传感器的电源供应方式可以是直流电源或交流电源。
不同的电源供应方式对传感器的选型和应用有一定影响。
9.输出信号：传感器的输出信号可以是模拟信号或数字信号。
模拟信号需要进一步处理才能得到有用的信息，而数字信号直接包含了测量的数据。
10.尺寸和重量：传感器的尺寸和重量对于一些特殊应用非常重要。
较小的尺寸和重量会提高传感器的便携性和安装的灵活性。
11.成本：传感器的成本是引入传感器技术的一个重要考量因素。
不同类型的传感器具有不同的成本，而且在市场上也有不同的价格范围可供选择。
除了上述列举的技术参数外，不同类型的传感器还有其特定的技术参数。
例如，光传感器的技术参数可能包括波长范围、光电响应速度和探测距离等；压力传感器的技术参数可能包括压力测量范围、工作介质和耐压能力等。
第三章传感器的静态特性和动态特性
4）分辨率
在规定的测量范围内，传感器所能检测出输入量 的最小变化值。有时用相对与输入的满量程的相对 值表示。即
2、静态特性的性能指标
1） 迟滞现象（回差EH ）
回差EH 反映了传感器的输 入量在正向行程和反向行程全 量程多次测试时，所得到的特 性曲线的不重合程度。
2） 重复性 Ex （不重复性） 重复性 Ex 反映了传感器在输入量按同一方向（增或减）全
② 噪声电平的干扰（噪声电平的幅度超过了零点附近的 输出）。
二、动态特性
被测物理量x(t)是随时间变化的动态信号，不是常量。 系统的动态特性反映测量动态信号的能力。理想的传感器系 统，其输出量y(t)与输入量x(t)的时间函数表达式应该相同。 但实际上，二者只能在一定额率范围内．在允许的动态误差 条件下保持所谓的一致。
第三章 传感器的基本特性
传感器系统的基本持性是指系统输入信号x(t)(被测物 理量) 与其输出信号y(t)之间的关系。
一、静态特性（刻度特性、标度曲线、校准曲线）
表示当输入系统的被测物理 量x(t)为不随时间变化的恒 定信号，即x(t)＝常量时， 系统的输入与输出之间呈现 的关系。传感器静态特性的 数学模型为：
差的相对值EL即为线性度。
最大偏差
EL=
△max
YFS
×100%
输出满量程值
工作曲线的拟合方法有多种，选定的工作曲线不同线性 度亦不相同，选定工作曲线的原则是应保证获得尽可能小 的非线性误差，比较常用的是最小二乘法拟合。
设拟合直线方程为：y=b+kx 则第j个标定点的标定值yj与拟合直线上相应值的偏差为：
1 (
0)
n
n
思考：零阶传感器的频率响应
2、 阶跃响应 给原来处于静态状态传感器输入阶跃信号，在不太长的一段时间内，
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带你认识基本的传感器特性参数
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X FS、满量程输出值Y FS、测量上限X max、测量下限X min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Y FS与量程X FS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。
k=ΔY ΔX
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-输出关系应该是程线性的，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Y FS的比值即为线性度γL。
γL=±
δ
Y FS
×100%
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ΔH max的一半对其满量程输出值Y FS的比值来表示。
γH=±∆H max
2Y FS
×100%
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ΔY max的一半对其满量程输出值Y FS的比值来表示。
γR=±∆Y max
2Y FS
×100%
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得方和根来表示。
γ=√γL2+γH2+γR2
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。