1、1傳感器與檢測技術 同濟大學電子與信息工程學院控制科學與工程系同濟大學電子與信息工程學院控制科學與工程系主講教師：蘇永清 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系上講內容回想：n傳感器定義及靈敏運用n傳感器組成，各部分含義。思索：n互感器是不是傳感器？為什么？n傳感器是不是越貴越好？如何評價 ？舉例闡明 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系第一章 傳感器的普通特性3n1.1 傳感器的靜特性傳感器的靜特性n1.2 傳感器的動特性傳感器的動特性n1.3 傳感器的技術目的傳感器的技術目的 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院

2、控制科學與工程系4n在工程運用中，任何丈量安裝性能的優劣總要以一系列的目的參數衡量，經過這些參數可以方便地知道其性能。這些目的又稱之為特性目的。n傳感器的特性主要是指輸出與輸入之間的關系。它通常根據輸入(傳感器所丈量的量)的性質來決議采用何種目的體系來描畫其性能。n當被丈量(輸入量)為常量，或變化極慢時，普通采用靜態目的體系，其輸入與輸出的關系為靜態特性；n當被丈量(輸入量)隨時間較快地變化時，那么采用動態目的體系，其輸入與輸出的關系為動態特性。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系1.1 傳感器的靜態特性傳感器的靜態特性 5 傳感器的靜態特性是指被丈量的值處于

3、穩定外形時的輸出與輸入的關系。假設被丈量是一個不隨時間變化，或隨時間變化緩慢的量，可以只思索其靜態特性， 這時傳感器的輸入量與輸出量之間在數值上普通具有一定的對應關系，關系式中不含有時間變量。對靜態特性而言，傳感器的輸入量x與輸出量y之間的關系通常可用一個如下的多項式表示： y=a0+a1x+a2x2+anxn 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系6式中：a0輸入量x為零時的輸出量； a1 傳感器的靈敏度，常用K表示。 a2，an 非線性項系數。 各項系數決議了特性曲線的詳細方式。 傳感器的靜態特性可以用一組性能目的來描畫，如靈敏度、 遲滯、線性度、反復性和漂移

4、等。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系4種典型情況a理想線性b x奇次項的非線性c x偶次項的非線性d x奇、偶次項的非線性y= a1xy=a1x+a3x3+y=a1x+a2x2+a4x4 y=a1x+a2x2+anxn 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系1、線性度n傳感器的線性度是指傳感器的輸出與輸入之間數量關系的線性程度。輸出與輸入關系可分為線性特性和非線性特性。從傳感器的性能看， 希望具有線性關系， 即理想輸入輸出關系。但實際遇到的傳感器大多為非線性。 n 在實際運用中，為了標定和數據處置的方便，希望得到線性關系，因此

5、引入各種非線性補償環節，如采用非線性補償電路或計算機軟件進展線性化處置，從而使傳感器的輸出與輸入關系為線性或接近線性，但假設傳感器非線性的方次不高， 輸入量變化范圍較小時，可用一條直線切線或割線近似地代表實際曲線的一段，使傳感器輸入輸出特性線性化，所采用的直線稱為擬合直線。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系 傳感器的線性度是指在全量程范圍內校準曲線與擬合直線之間的最大偏向值ymax與滿量程輸出值yFS之比。線性度也稱為非線性誤差，用 表示，即 max100%LF Syy 式中： ymax最大非線性絕對誤差； yFS滿量程輸出值。 x x xxymaxymax

6、yF Sy擬合直線校準曲線maxxL 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系直線擬合線性化n出發點 獲得最小的非線性誤差 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系實踐擬合實踐擬合擬合直線為傳感器的實踐特性，與實際測試值無關。方法非常簡單，但普通說 較大M axyxyymax 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系過零旋轉擬合過零旋轉擬合曲線過零的傳感器。擬合時，使12Maxyyy xyy2y1 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系端點連線擬合端基法端點連線擬合端基法n把輸出曲

7、線兩端點的連線作為擬合直線xy0a0bmaxy0yaKx 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系端點連線平移擬合端點連線平移擬合n在端點連線擬合根底上使直線平移，挪動間隔為原先的一半213Maxyyyy yxymaxy1 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系設擬合直線方程：0yyixy=kx+bxI最小二乘擬合法min2112niiiniibkxy最小二乘擬合最小二乘擬合y=kx+b假設實際校準測試點有n個，那么第i個校準數據與擬合直線上呼應值之間的殘差為最小二乘法擬合直線的原理就是使 為最小值，即i=yi-(kxi+b) 對k和b

8、一階偏導數等于零，求出a和k的表達式2i2i 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系即得到k和b的表達式022iiiixbkxyk0122bkxybiii22iiiiiixxnyxyxnk 222iiiiiiixxnyxxyxb將k和b代入擬合直線方程，即可得到擬合直線，然后求出殘差的最大值Lmax即為非線性誤差。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系2、靈敏度、靈敏度n傳感器輸出的變化量與引起該變化量的輸入變化量之比即為其靜態靈敏度xyk表征傳感器對輸入量變化的反響才干 (a) 線性傳感器 (b) 非線性傳感器 電子與信息工程學院

9、控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系3、遲滯、遲滯n正輸入量增大反輸入量減小行程中輸出輸入曲線不重合稱為遲滯max() 100%HFSHy 正反行程間輸出的最大差值。maxHxYmaxH 產生這種景象的主要緣由是由于傳感器敏感元件資料的物理性質和機械另部件的缺陷所呵斥的，例如彈性敏感元件彈性滯后、運動部件摩擦、傳動機構的間隙、緊固件松動等。 遲滯誤差又稱為回差或變差。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系4 4、反復性、反復性 反復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程延續多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。反復性誤差屬于隨機誤差，常用規范差計算

10、，也可用正反行程中最大反復差值Rmax計算，即 k(2 3)100%FSY 或 maxk100%FSRY yxoRmax2Rmax1YFS反復性 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系5. 零點漂移零點漂移 n傳感器無輸入或某一輸入值不變時，每隔一段時間進展讀數，其輸出偏離零值或原指示值，即為零點漂移0100%FSYY零漂 式中Y0最大零點偏向； YFS 滿量程輸出。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系6、溫漂、溫漂 n傳感器在外界溫度下輸出量發出的變化max100%FSYT溫漂 式中max 輸出最大偏向；T 溫度變化范圍； YF

11、S 滿量程輸出。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系與準確度有關目的：精細度、準確度和準確度(精度)7、準確度準確度：闡明傳感器輸出值與真值的偏離程度。如準確度：闡明傳感器輸出值與真值的偏離程度。如, ,某流量傳感某流量傳感器的準確度為器的準確度為0.3m3/s0.3m3/s，表示該傳感器的輸出值與真值偏離，表示該傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s0.3m3/s。準確度是系統誤差大小的標志，準確度高意味著系統。準確度是系統誤差大小的標志，準確度高意味著系統誤差小。同樣，準確度高不一定精細度高。誤差小。同樣，準確度高不一定精細度高。精細度：闡明丈量傳感器輸出

12、值的分散性，即對某一穩定的被精細度：闡明丈量傳感器輸出值的分散性，即對某一穩定的被丈量，由同一個丈量者，用同一個傳感器，在相當短的時間內丈量，由同一個丈量者，用同一個傳感器，在相當短的時間內延續反復丈量多次，其丈量結果的分散程度。例如，某測溫傳延續反復丈量多次，其丈量結果的分散程度。例如，某測溫傳感器的精細度為感器的精細度為0.5。精細度是隨即誤差大小的標志，精細。精細度是隨即誤差大小的標志，精細度高，意味著隨機誤差小。留意：精細度高不一定準確度高。度高，意味著隨機誤差小。留意：精細度高不一定準確度高。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系準確度：是精細度與準確

13、度兩者的總和，準確度高表示準確度：是精細度與準確度兩者的總和，準確度高表示精細度和準確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩精細度和準確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩者的代數和。傳感器的常以丈量誤差的相對值表示。者的代數和。傳感器的常以丈量誤差的相對值表示。 a準確度高而精細度低 b準確度低而精細度高c準確度高100%F SAAYA丈量范圍內允許的最大絕對誤差 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系241.2 傳感器的動態特性傳感器的動態特性 傳感器的動態特性是指輸入量隨時間變化傳感器的動態特性是指輸入量隨時間變化時傳感器的呼應特性。由于傳感器的慣性和滯時傳感

14、器的呼應特性。由于傳感器的慣性和滯后，當被丈量隨時間變化時，傳感器的輸出往后，當被丈量隨時間變化時，傳感器的輸出往往來不及到達平衡外形，處于動態過渡過程之往來不及到達平衡外形，處于動態過渡過程之中，所以傳感器的輸出量也是時間的函數，其中，所以傳感器的輸出量也是時間的函數，其間的關系要用動態特性來表示。一個動態特性間的關系要用動態特性來表示。一個動態特性好的傳感器，其輸出將再現輸入量的變化規律，好的傳感器，其輸出將再現輸入量的變化規律，即具有一樣的時間函數。實際的傳感器，輸出即具有一樣的時間函數。實際的傳感器，輸出信號將不會與輸入信號具有一樣的時間函數信號將不會與輸入信號具有一樣的時間函數, 這

15、這種輸出與輸入間的差別就是所謂的動態誤差。種輸出與輸入間的差別就是所謂的動態誤差。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系25 為了闡明傳感器的動態特性，下面簡要引見動態測溫的問題。當被測溫度隨時間變化或傳感器忽然插入被測介質中，以及傳感器以掃描方式丈量某溫度場的溫度分布等情況時，都存在動態測溫問題。如把一支熱電偶從溫度為t0環境中迅速插入一個溫度為t1的恒溫水槽中插入時間忽略不計，這時熱電偶丈量的介質溫度從t0忽然上升到t1，而熱電偶反映出來的溫度從t0變化到t1需求閱歷一段時間，即有一段過渡過程，如圖2-7所示。熱電偶反映出來的溫度與其介質溫度的差值就稱為動態

16、誤差。 t /t1t0o0/s動態誤差 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系26 呵斥熱電偶輸出波形失真和產生動態誤差的緣由，是溫度傳感器有熱慣性由傳感器的比熱容和質量大小決議和傳熱熱阻，使得在動態測溫時傳感器輸出總是滯后于被測介質的溫度變化。如帶有套管熱電偶其熱慣性要比裸熱電偶大得多。 這種熱慣性是熱電偶固有的，它決議了熱電偶丈量快速變化的溫度時會產生動態誤差。影響動態特性的“固有要素任何傳感器都有，只不過它們的表現方式和作用程度不同而已。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系27 1. 傳感器的根本動態特性方程 傳感器的種類和

17、方式很多，但它們的動態特性普通都可以用下述的微分方程來描畫： xbdtdxbdtxdbdtxdbyadtdyadtydadtydammmmmmnnnnnn0111101111式中，a0、a1、, an, b0、b1、., bm是與傳感器的構造特性有關的常系數。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系 1 零階系統 在方程式中的系數除了a0、b0之外，其它的系數均為零，那么微分方程就變成簡單的代數方程， 即 a0y(t)=b0 x(t) 通常將該代數方程寫成 y(t)=kx(t) 式中，k=b0/a0為傳感器的靜態靈敏度或放大系數。傳感器的動態特性用方程式來描畫的就

18、稱為零階系統。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系29 零階系統具有理想的動態特性，無論被丈量x(t)如何隨時間變化，零階系統的輸出都不會失真，其輸出在時間上也無任何滯后， 所以零階系統又稱為比例系統。 在工程運用中，電位器式的電阻傳感器、變面積式的電容傳感器及利用靜態式壓力傳感器丈量液位均可看作零階系統。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系30 2 一階系統 假設在方程式2-8中的系數除了a0、a1與b0之外，其它的系數均為零，那么微分方程為 )()()(001txbtyadttdya上式通常改寫成為 )()()(tkxty

19、dttdy 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系31 式中：傳感器的時間常數，=a1/a0； k傳感器的靜態靈敏度或放大系數，k=b0/a0。 時間常數具有時間的量綱，它反映傳感器的慣性的大小， 靜態靈敏度那么闡明其靜態特性。用方程式描畫其動態特性的傳感器就稱為一階系統，一階系統又稱為慣性系統。 如前面提到的不帶套管熱電偶測溫系統、電路中常用的阻容濾波器等均可看作為一階系統。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系3 二階系統 二階系統的微分方程為 )()()()(001222txbtyadttdyadttyda二階系統的微分方程通

20、常改寫為 )()()(2)(2222tkxtydttdydttydnnn式中：k傳感器的靜態靈敏度或放大系數，k=b0/a0； 傳感器的阻尼系數， n傳感器的固有頻率， )2/(201aaa20aan 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系33 根據二階微分方程特征方程根的性質不同， 二階系統又可分為： 二階慣性系統：其特點是特征方程的根為兩個負實根， 它相當于兩個一階系統串聯。 二階振蕩系統：其特點是特征方程的根為一對帶負實部的共軛復根。 帶有套管的熱電偶、 電磁式的動圈儀表及RLC振蕩電路等均可看作為二階系統。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程

21、學院控制科學與工程系34 2. 傳感器的動態呼應特性 傳感器的動態特性不僅與傳感器的“固有要素有關，還與傳感器輸入量的變化方式有關。也就是說，同一個傳感器在不同方式的輸入信號作用下， 輸出量的變化是不同的，通常選用幾種典型的輸入信號作為規范輸入信號， 研討傳感器的呼應特性。 1 瞬態呼應特性 傳感器的瞬態呼應是時間呼應。在研討傳感器的動態特性時，有時需求從時域中對傳感器的呼應和過渡過程進展分析，這種分析方法稱為時域分析法。傳感器在進展時域分析時，用得比較多的規范輸入信號有階躍信號和脈沖信號，傳感器的輸出瞬態呼應分別稱為階躍呼應和脈沖呼應。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控

22、制科學與工程系35 (1) 一階傳感器的單位階躍呼應 一階傳感器的微分方程為 )()()(tkxtydttdy設傳感器的靜態靈敏度k=1， 寫出它的傳送函數為 11)()()(ssXsYsH對初始外形為零的傳感器，假設輸入一個單位階躍信號，即 10)(txt0 t0 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系36輸入信號x(t)的拉氏變換為 ssX1)(一階傳感器的單位階躍呼應拉氏變換式為 sssXsHsY111)()()(對式(2-13)進展拉氏反變換， 可得一階傳感器的單位階躍呼應信號為 tety1)( 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學

23、與工程系37 相應的呼應曲線如以下圖。由圖可見，傳感器存在慣性， 它的輸出不能立刻復現輸入信號，而是從零開場，按指數規律上升， 最終到達穩態值。實踐上傳感器的呼應只在t趨于無窮大時才到達穩態值，但通常以為t=34時，如當t=4時其輸出就可到達穩態值的98.2%，可以以為已到達穩態。所以， 一階傳感器的時間常數越小，呼應越快，呼應曲線越接近于輸入階躍曲線，即動態誤差小。因此，值是一階傳感器重要的性能參數。 02345tx(t)y(t)y(t)x(t)10.6320.8650.9500.9820.993 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系38(2 二階傳感器的單位

24、階躍呼應 二階傳感器的微分方程為 )()()(2)(2222tkxtydttdydttydnnn設傳感器的靜態靈敏度k=1，其二階傳感器的傳送函數為 2222)(nnnsssH傳感器輸出的拉氏變換為 )2()()()(222nnnssssXsHsY 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系39 二階傳感器單位階躍呼應 y(t)2100.71200.10.30.5nt 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系40 上圖二階傳感器的單位階躍呼應曲線，二階傳感器對階躍信號的呼應在很大程度上取決于阻尼比和固有角頻率n。 =0時，特征根為一對虛根，

25、階躍呼應是一個等幅振蕩過程， 這種等幅振蕩外形又稱為無阻尼外形；1時， 特征根為兩個不同的負實根， 階躍呼應是一個不振蕩的衰減過程， 這種外形又稱為過阻尼外形；=1 時，特征根為兩個一樣的負實根，階躍呼應也是一個不振蕩的衰減過程，但是它是一個由不振蕩衰減到振蕩衰減的臨界過程，故又稱為臨界阻尼外形；01時， 特征根為一對共軛復根，階躍呼應是一個衰減振蕩過程，在這一過程中值不同，衰減快慢也不同，這種衰減振蕩外形又稱為欠阻尼外形。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系41 阻尼比直接影響超調量和振蕩次數，為了獲得稱心的瞬態呼應特性，實際運用中常按稍欠阻尼調整，對于二階

26、傳感器取=0.60.7之間，那么最大超調量不超越10%，趨于穩態的調整時間也最短，約為34/()。固有頻率n由傳感器的構造參數決議，固有頻率n也即等幅振蕩的頻率，n越高，傳感器的呼應也越快。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系 (3 傳感器的時域動態性能目的 時域動態性能目的表達如下： 時間常數：一階傳感器輸出上升到穩態值的63.2%所需的時間,稱為時間常數。 延遲時間td：傳感器輸出到達穩態值的50%所需的時間。 上升時間tr：傳感器輸出到達穩態值的90%所需的時間。 峰值時間tp： 二階傳感器輸出呼應曲線到達第一個峰值所需的時間。 超調量： 二階傳感器輸出

27、超越穩態值的最大值。 衰減比d：衰減振蕩的二階傳感器輸出呼應曲線第一個峰值與第二個峰值之比。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系43圖2-10 一階傳感器的時域動態性能目的 trtd00.50.6320.91.0ty(t) 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系44圖2-11 二階傳感器的時域動態性能目的 y(t)1.00.9t0.5tptrtd0 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系45 2 頻率呼應特性 傳感器對不同頻率成分的正弦輸入信號的呼應特性，稱為頻率呼應特性。一個傳感器輸入端有正弦信號作

28、用時，其輸出呼應依然是同頻率的正弦信號， 只是與輸入端正弦信號的幅值和相位不同。頻率呼應法是從傳感器的頻率特性出發研討傳感器的輸出與輸入的幅值比和兩者相位差的變化。 (1 一階傳感器的頻率呼應 將一階傳感器傳送函數式2-12中的s用j替代后，即可得如下的頻率特性表達式： 22)(1)(1111)(jjjH 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系46幅頻特性: 2)(11)(A相頻特性： )arctan()(t 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系47 可看出，時間常數越小， 頻率呼應特性越好。當1時， A1，0， 闡明傳感器輸出與輸

29、入成線性關系，且相位差也很小， 輸出y(t)比較真實地反映了輸入x(t)的變化規律。因此減小可改善傳感器的頻率特性。除了用時間常數表示一階傳感器的動態特性外， 在頻率呼應中也用截止頻率來描畫傳感器的動態特性。所謂截止頻率，是指幅值比下降到零頻率幅值比的 倍時所對應的頻率，截止頻率反映傳感器的呼應速度，截止頻率越高，傳感器的呼應越快。 對一階傳感器, 其截止頻率為1/。 圖2-12 為一階傳感器的頻率呼應特性曲線。 2/1 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系48一階傳感器頻率呼應特性 (a) 幅頻特性； (b) 相頻特性 21.00.70.50.40.30.20

30、.10.10.20.51.02510A()0.50.20.11.02510020406080()(a)(b) 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系49 (2 二階傳感器的頻率呼應 由二階傳感器的傳送函數式2-15可寫出二階傳感器的頻率特性表達式， 即 nnnnnjjjjH211)(2)()(2222其幅頻特性、 相頻特性分別為 222211| )(|)(nnjHA 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系50212arctan)()(nnjH 相位角負值表示相位滯后。可畫出二階傳感器的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，如以下圖。 電子與信息

31、工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系5110750.10.20.51.025104321.00.70.50.30.20.070.050.030.020.10.010.10.20.40.60.81.0nA()(a)04080120160()0.10.20.510521.0n(b)0.10.20.40.60.81.0圖2-13 二階傳感器頻率呼應特性曲線(a) 幅頻特性； (b) 相頻特性 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系52可見，傳感器的頻率呼應特性好壞主要取決于傳感器的固有頻率n和阻尼比。當時，A1，很小， 此時，傳感器的輸出y(t)再

32、現了輸入x(t)的波形，通常固有頻率n至少應為被測信號頻率的35倍， 即n35。 為了減小動態誤差和擴展頻率呼應范圍，普通是提高傳感器固有頻率n， 而固有頻率n與傳感器運動部件質量m和彈性敏感元件的剛度k有關， 即n =k/m1/2。 增大剛度k和減小質量m都可提高固有頻率，但剛度k添加，會使傳感器靈敏度降低。 所以在實際中，應綜合各種要素來確定傳感器的各個特征參數。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系53 (3 頻率呼應特性目的 頻率呼應特性目的表達如下： 通頻帶0.707： 傳感器在對數幅頻特性曲線上幅值衰減3 dB時所對應的頻率范圍。 義務頻帶0.95或

33、0.90：當傳感器的幅值誤差為5%或10%時其增益堅持在一定值內的頻率范圍。 時間常數： 用時間常數來表征一階傳感器的動態特性。越小，頻帶越寬。 固有頻率n： 二階傳感器的固有頻率n表征其動態特性。 相位誤差：在義務頻帶范圍內，傳感器的實際輸出與所希望的無失真輸出間的相位差值，即為相位誤差。 跟隨角0.707: 當=0.707時，對應于相頻特性上的相角， 即為跟隨角。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系541.00.950.900.707A()0.950.900.7070.707()00.707圖2-14 傳感器的頻域動態性能目的 電子與信息工程學院控制科學與

34、工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系553.3.傳感器的根本特性的討論意義傳感器的根本特性的討論意義 靜態特性 掌握傳感器的根本丈量精度。 動態特性 頻率呼應特性(了解傳感器的幅頻特性和相頻特性目的 ) 在動態量丈量時使其頻率處于傳感器的通帶之內，且輸出信號的相移盡可以的小； 設計傳感器時，即要保證傳感器的通帶與n有關，又要控制阻尼即可以到達臨界阻尼。 階躍呼應特性 傳感器的階躍呼應時間，對數據的采集非常重要(防止采錯), 設計傳感器時，即要減小輸出的過沖，又要盡量減小階躍呼應時間。 電子與信息工程學院控制科學與工程系電子與信息工程學院控制科學與工程系一、與丈量條件有關的要素 (1)丈量的目的； (2)被測試量的選擇； (3)丈量范圍； (4)輸入信號的幅值，頻帶寬度； (5)精度要求