Каковы характеристики физических датчиков?

1. Статические характеристики датчиков

Статические характеристики датчиков относятся к взаимосвязи между выходом и входом датчиков для статических входных сигналов. Поскольку и вход, и выход не зависят от времени, взаимосвязь между ними, т. е. статические характеристики датчиков, можно описать алгебраическим уравнением без временных переменных или характеристической кривой, нарисованной с входом в качестве горизонтальной координаты и соответствующим выходом в качестве вертикальной координаты. Основными параметрами, характеризующими статические характеристики датчиков, являются: линейность, чувствительность, гистерезис, повторяемость, дрейф и т. д.

(1) Линейность: относится к степени, в которой фактическая кривая зависимости между выходом и входом датчика отклоняется от подогнанной прямой линии. Она определяется как отношение максимального отклонения между фактической характеристической кривой и подогнанной прямой линией в пределах полного диапазона к выходному значению полной шкалы.

(2) Чувствительность: Чувствительность является важным показателем статических характеристик датчиков. Он определяется как отношение приращения выходного сигнала к соответствующему приращению входного сигнала, вызывающему приращение. S представляет собой чувствительность.

(3) Гистерезис: явление, при котором кривая входной-выходной характеристики датчика не перекрывается, когда входной сигнал изменяется с малого на большой (положительный ход) и с большого на малый (обратный ход), называется гистерезисом. Для одного и того же входного сигнала выходной сигнал датчика в положительном и обратном ходах не равен. Эта разница называется разницей гистерезиса.

(4) Повторяемость: повторяемость относится к степени непоследовательности характеристической кривой, полученной, когда входной сигнал датчика непрерывно изменяется в одном и том же направлении во всем диапазоне.

(5) Дрейф: дрейф датчика относится к изменению выходного сигнала датчика с течением времени, когда входной сигнал остается неизменным. Это явление называется дрейфом. Существует две причины дрейфа: одна - структурные параметры самого датчика; другая - окружающая среда (например, температура, влажность и т. д.).

2. Динамические характеристики датчиков

Так называемые динамические характеристики относятся к характеристикам выходного сигнала датчика при изменении входного сигнала. В реальной работе динамические характеристики датчика часто выражаются его реакцией на определенные стандартные входные сигналы. Это связано с тем, что реакцию датчика на стандартный входной сигнал легко получить экспериментально, и существует определенная связь между его реакцией на стандартный входной сигнал и его реакцией на любой входной сигнал. Часто, зная первый, можно вывести второй. Наиболее часто используемые стандартные входные сигналы - это ступенчатые сигналы и синусоидальные сигналы, поэтому динамические характеристики датчика часто представляются ступенчатой ​​характеристикой и частотной характеристикой.

3. Линейность датчика

В нормальных условиях фактический статический выходной сигнал характеристики датчика представляет собой кривую, а не прямую линию. В реальной работе для того, чтобы прибор имел равномерное показание шкалы, часто используется подходящая прямая линия для аппроксимации фактической характеристической кривой, а линейность (нелинейная ошибка) является показателем эффективности этой аппроксимации. Существует много способов выбора подходящей прямой линии. Например, в качестве аппроксимирующей прямой используется теоретическая прямая, соединяющая нулевой вход и полномасштабный выход; или в качестве аппроксимирующей прямой используется теоретическая прямая с наименьшей суммой квадратов отклонений от каждой точки на характеристической кривой. Такая аппроксимирующая прямая называется аппроксимирующей прямой наименьшими квадратами.