传感器的选择.
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序号
（ 1）
方法名称
理论直线法
拟合直线
理论特性线， 与测量值无关 校准曲线端点连线
特点
简单、方便， 非线性误差大。 简单， 非线性误差大 精度高， 求解复杂
（ 2）
端点线法
（ 3）
“最佳直线” 与正、反行程校准曲线的 法 最小二乘法 正、负偏差相等且最小
（ 4）
与校准曲线的残差平方和 精度高，普遍推 最小 荐的方法
17
3、插值法
原理：将查表法与计算法结合 方法：线性插值、抛物线插值、拉格朗日插值、
牛顿插值、埃米特插值
18
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(三次以上)测试时，所得特性曲线间一致 程度的指标。
19
重复性误差为随机误差，指标定值的分散 性，可用引用误差表示：
y a1x a3 x3 a5 x5 ......
11
二、传感器的静态特性指标
线性度、滞后、重复性、灵敏度、分辨力、阈值、 稳定性、漂移、精度（静态误差）
1. 滞后
传感器在正、反行程，输入-输出曲线的不重合程度。
H max eH 100% yF S
△Hmax ——正反行程输出 的最大差值 yF.S ——满量程输出量
14
（4）最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小
例1-6： 用最小二乘法求拟合直线。
设拟合直线
残差
n
y kx b
2
i yi (kxi b)
i 最小
i 1
分别对k和b求一阶导数，并令其=0，
可求出b和k
15
（5）硬件线性化方法
原理：以非线性矫正非线性 “以畸制畸” 方法一：两只非线性传感器 差动方式
5
选用传感器需要注意的几点注意事项中，
比较重要的一点就是必须对所选传感器 的性能特点有足够的了解。 如果仅仅是简单的应用，则可以通过对 传感器的性能指标的了解来选择传感器； 若应用要求较高，环境复杂，则还需要 从传感器的原理等方面对传感器的性能 进行考察，如从传感器的工作原理出发， 分析被测物体中可能会产生的负载效应 等问题，以确定选择哪一种传感器最合 适。
9
一、传感器的静态模型
1. 代数方程
静态条 件
代数方程 特性曲线
条件：不考虑传感器滞后、蠕变情况下
y a0 a1x a 2 x 2 ...... anx n
x ——输入量 ； y ——输出量 ；
a0 ——零位输出 ； a1 ——传感器的灵敏度：K、S ； a2 ……an ——非线性项待定常数。
0
I
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
U
非线性误差大小相等，极性相反
* 方法二：利用线性元件和非线性元件的串、并联
1 RS RT RX T U I T Rs
16
* （6）软件线性化方法
1、计算法 条件：传感器输出与被测量间有确定的数学表达式 方法：软件编写计算程序 曲线拟合 2、查表法 条件：传感器输出与被测量间无法用函数拟合
12
2. 线性度（非线性）
传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与 拟合直线（工作曲线）之间的吻合（偏离）程度。
L max eL 100% yF S
△Lmax ——校准曲线与拟合 直线间的最大差值 yF.S —— 满量程输出值
选定拟合直线的过程，就是传感器的线性化过程。
13
拟合直线的选定原则：保证尽量小的非线性误差 计算与使用方便 选定拟合直线的方法：
足所有的事项要求，应根据实际使用的目的、 指标、环境等，有不同的侧重点。 例如，长时间连续使用的传感器．就必须重 视经得起时间考验等长期稳定性问题； 而对机械加工或化学分析等时间比较短的工 序过程．则需要灵敏度和动态特性较好的传 感器。 为了提高测量精度，应注意以平常使用时的 显示值要在满刻度的50％左右来选择测定范 围或刻度范围。 选择传感器的响应速度，目的是适应输入信 号的频带宽度。 合理选择设置场所，注意安装方法，了解传 感器的外形尺寸、重量等。
y a1 x y a 2 x 2 a 4 x 4 ...... y a1x a3 x3 a5 x5 ......
10
2. 特性曲线
描述传感器输入-出关系曲线
y a0 a1x a 2 x 2 ...... anx n
y a1 x
y a 2 x 2 a 4 x 4 ......
第 2讲
传感器的选用依据 及性能的改善方法
1
传感器
信号调理
信号处理、 显示
１ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ感器选用有哪些注意事项
？
2
1）测试的对象、目的和要求 测量的对象； 目的； 被测量的选择； 测量范围；输入信号的最大值； 频带宽度；测试精度要求； 测量所需要的时间等。
2）传感器的特性 静、动态特性指标； 输出量的类型； 校正周期； 过载信号保护； 配套仪器等。
3
3）测试条件
包括传感器的设置场所； 环境 (温度、湿度、振动等)；
测量时间；
与其它设备的连接距离； 所需功率等。
4）与购买和维护有关的事项
性价比； 零配件的储备； 售后服务与维修制度、保修时间； 交货日期等。
4
选择传感器时要考虑的事项很多，但无需满
6
２
传感器的选用有何依据？
7
传感器的性能及评价指标
目的：指导传感器的设计、制造、校准、使用
描述传感器输入 – 输出关系的方法：
被测输入量
数学模型 基本特性指标
设计、研究 制造、使用
静态量 准静态量 动态量
静态数学模型 静态特性指标 动态数学模型
动态特性指标
8
产品型号：CLBSB板环式拉压力传感器 品 牌： 天力 产 地： 安徽 主要技术指标 测量范围：0--1000Kg 输出灵敏度：1.5--2.0V/V 非线性： 0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 迟滞： 0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 重复性：0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 综合精度：0.03级；0.1级 零点温度系数： <0.05%F.S 灵敏度温度系数：<0.05%F.S 零点不平衡输出：<1%F.S 输入阻抗： 685±30Ω ； 输出阻抗： 650±5Ω 激励电压： 10V(或12V） ； 工作温度： -20---+80℃
（ 1）
方法名称
理论直线法
拟合直线
理论特性线， 与测量值无关 校准曲线端点连线
特点
简单、方便， 非线性误差大。 简单， 非线性误差大 精度高， 求解复杂
（ 2）
端点线法
（ 3）
“最佳直线” 与正、反行程校准曲线的 法 最小二乘法 正、负偏差相等且最小
（ 4）
与校准曲线的残差平方和 精度高，普遍推 最小 荐的方法
17
3、插值法
原理：将查表法与计算法结合 方法：线性插值、抛物线插值、拉格朗日插值、
牛顿插值、埃米特插值
18
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(三次以上)测试时，所得特性曲线间一致 程度的指标。
19
重复性误差为随机误差，指标定值的分散 性，可用引用误差表示：
y a1x a3 x3 a5 x5 ......
11
二、传感器的静态特性指标
线性度、滞后、重复性、灵敏度、分辨力、阈值、 稳定性、漂移、精度（静态误差）
1. 滞后
传感器在正、反行程，输入-输出曲线的不重合程度。
H max eH 100% yF S
△Hmax ——正反行程输出 的最大差值 yF.S ——满量程输出量
14
（4）最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小
例1-6： 用最小二乘法求拟合直线。
设拟合直线
残差
n
y kx b
2
i yi (kxi b)
i 最小
i 1
分别对k和b求一阶导数，并令其=0，
可求出b和k
15
（5）硬件线性化方法
原理：以非线性矫正非线性 “以畸制畸” 方法一：两只非线性传感器 差动方式
5
选用传感器需要注意的几点注意事项中，
比较重要的一点就是必须对所选传感器 的性能特点有足够的了解。 如果仅仅是简单的应用，则可以通过对 传感器的性能指标的了解来选择传感器； 若应用要求较高，环境复杂，则还需要 从传感器的原理等方面对传感器的性能 进行考察，如从传感器的工作原理出发， 分析被测物体中可能会产生的负载效应 等问题，以确定选择哪一种传感器最合 适。
9
一、传感器的静态模型
1. 代数方程
静态条 件
代数方程 特性曲线
条件：不考虑传感器滞后、蠕变情况下
y a0 a1x a 2 x 2 ...... anx n
x ——输入量 ； y ——输出量 ；
a0 ——零位输出 ； a1 ——传感器的灵敏度：K、S ； a2 ……an ——非线性项待定常数。
0
I
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
U
非线性误差大小相等，极性相反
* 方法二：利用线性元件和非线性元件的串、并联
1 RS RT RX T U I T Rs
16
* （6）软件线性化方法
1、计算法 条件：传感器输出与被测量间有确定的数学表达式 方法：软件编写计算程序 曲线拟合 2、查表法 条件：传感器输出与被测量间无法用函数拟合
12
2. 线性度（非线性）
传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与 拟合直线（工作曲线）之间的吻合（偏离）程度。
L max eL 100% yF S
△Lmax ——校准曲线与拟合 直线间的最大差值 yF.S —— 满量程输出值
选定拟合直线的过程，就是传感器的线性化过程。
13
拟合直线的选定原则：保证尽量小的非线性误差 计算与使用方便 选定拟合直线的方法：
足所有的事项要求，应根据实际使用的目的、 指标、环境等，有不同的侧重点。 例如，长时间连续使用的传感器．就必须重 视经得起时间考验等长期稳定性问题； 而对机械加工或化学分析等时间比较短的工 序过程．则需要灵敏度和动态特性较好的传 感器。 为了提高测量精度，应注意以平常使用时的 显示值要在满刻度的50％左右来选择测定范 围或刻度范围。 选择传感器的响应速度，目的是适应输入信 号的频带宽度。 合理选择设置场所，注意安装方法，了解传 感器的外形尺寸、重量等。
y a1 x y a 2 x 2 a 4 x 4 ...... y a1x a3 x3 a5 x5 ......
10
2. 特性曲线
描述传感器输入-出关系曲线
y a0 a1x a 2 x 2 ...... anx n
y a1 x
y a 2 x 2 a 4 x 4 ......
第 2讲
传感器的选用依据 及性能的改善方法
1
传感器
信号调理
信号处理、 显示
１ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ感器选用有哪些注意事项
？
2
1）测试的对象、目的和要求 测量的对象； 目的； 被测量的选择； 测量范围；输入信号的最大值； 频带宽度；测试精度要求； 测量所需要的时间等。
2）传感器的特性 静、动态特性指标； 输出量的类型； 校正周期； 过载信号保护； 配套仪器等。
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3）测试条件
包括传感器的设置场所； 环境 (温度、湿度、振动等)；
测量时间；
与其它设备的连接距离； 所需功率等。
4）与购买和维护有关的事项
性价比； 零配件的储备； 售后服务与维修制度、保修时间； 交货日期等。
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选择传感器时要考虑的事项很多，但无需满
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２
传感器的选用有何依据？
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传感器的性能及评价指标
目的：指导传感器的设计、制造、校准、使用
描述传感器输入 – 输出关系的方法：
被测输入量
数学模型 基本特性指标
设计、研究 制造、使用
静态量 准静态量 动态量
静态数学模型 静态特性指标 动态数学模型
动态特性指标
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产品型号：CLBSB板环式拉压力传感器 品 牌： 天力 产 地： 安徽 主要技术指标 测量范围：0--1000Kg 输出灵敏度：1.5--2.0V/V 非线性： 0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 迟滞： 0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 重复性：0.0２级 ；0.05级 ；0.1级 综合精度：0.03级；0.1级 零点温度系数： <0.05%F.S 灵敏度温度系数：<0.05%F.S 零点不平衡输出：<1%F.S 输入阻抗： 685±30Ω ； 输出阻抗： 650±5Ω 激励电压： 10V(或12V） ； 工作温度： -20---+80℃