第一节
第一节
传感器的静特性
传感器的静特性
输出与输入间关系
微分方程
微分方程
静特性：输入量为常量，或变化极慢
动特性：输入量随时间较快地变化时
微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，
可得到
静特性
静特性（动特性的特例）
表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系
希望输出与输入具有确定的对应关系，且呈线性关系。
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传感器的输出输入作用图
传感器的输出输入作用图
外界影响
温度
冲振
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传感器
供电
电磁场
输出
输入
各种干扰稳定性
温漂
线性
滞后
重复性
稳定性(零漂)
分辨力
灵敏度
误差因素
静特性指标
静特性指标
一、线性度
二、迟滞
三、重复性
四、灵敏度与灵敏度误差
五、分辨力与阈值
六、稳定性
七、温度稳定性
八、抗干扰稳定性
九、静态误差
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一、线性度
一、线性度
z静特性
n
n
xaxaxaxaay +++++=L
3
3
2
210
输
出
量
输
入
量
零
点
输
出
理
论
灵
敏
度
非线性项系数
直线拟合线性化非线性误差或线性度
%100)(
M
×?±=
FSaxLL
yγ
最大非线性误差满量程输出
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直线拟合线性化
直线拟合线性化
z出发点获得最小的非线性误差
拟合方法
拟合方法：①理论拟合；
②过零旋转拟合；
③端点连线拟合；
④端点连线平移拟合；
⑤最小二乘拟合；
⑥最小包容拟合
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二、迟滞
二、迟滞
z正（输入量增大）反（输入量减小）行
程中输出输入曲线不重合称为迟滞
%100))(21( ×?±=
FSHMAXH
yγ
—正反行程间输出的最大差值。
HMAX
?
迟滞误差的另一名称叫回程误差，常用绝对误差表示
检测回程误差时，可选择几个测试点。对应于每一输入信号，
传感器正行程及反行程中输出信号差值的最大者即为回程误差。
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图
图
1-4 迟滞特性
迟滞特性
x
?
Hmax
Y
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三、重复性
三、重复性
z传感器在输入按同一方向连续多次变动
时所得特性曲线不一致的程度
正行程的最大重复性偏差
反行程的最大重复性偏差
1MaxR
?
2MaxR
?
取较大者为
MaxR
?
%100)(
Max
×?±=
FSRR
yγ
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重复特性
重复特性
x
?
Rmax1
?
Rmax2
y
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四、灵敏度与灵敏度误差
四、灵敏度与灵敏度误差
z传感器输出的变化量与引起该变化量的
输入变化量之比即为其静态灵敏度
xyk ??=
传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度
线性特性的传感器特性曲线的斜率处处相同
灵敏度是一常数，与输入量大小无关
灵敏度误差
灵敏度误差用相对误差表示
%100)( ×?= kk
S
γ
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五、分辨力与阈值
五、分辨力与阈值
z分辨力: 传感器能检测到的最小的输入增量
z阈值: 在传感器输入零点附近的分辨力
x
y
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六、稳定性
六、稳定性
z传感器在长时间工作的情况下输出量发生的变化，
长时间工作稳定性或零点漂移
测试方法
测试方法：
先将传感器输出调至零点或某一特定点，相隔
4小时、8小时或一定的工作次数后，再读出输出值，
前后两次输出值之差即为稳定性误差
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七、温度稳定性
七、温度稳定性
z传感器在外界温度下输出量发出的变化
测试方法：
测试方法：
将传感器置于一定温度（例如20℃），将其
输出调至零点或某一特定点，使温度上升或下降
一定的度数（例如5℃或10℃），再读出输出值，
前后两次输出值之差即为温度稳定性误差
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八、抗干扰稳定性
八、抗干扰稳定性
z传感器对外界干扰的抵抗能力
抗冲击和振动的能力、
抗潮湿的能力、
抗电磁场干扰的能力
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九、静态误差
九、静态误差
（：传感器的静态误差）
z全量程内任一点的输出值与其理论值的偏离程
求取方法：
求取方法：把全部输出数据与拟合直线上对应值的残差
看成是随机分布，求出其标准偏差
∑
=
?
?
=
n
i
i
y
n
1
2
)(
1
1
σ
2222
SRHL
γγγγγ +++±=
%100)3( ×±=
FS
yσγ
相对误差：
综合误差：
σ3
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