1.3　傳感器的特性參數(shù)與選擇注意事項

傳感器的特性參數(shù)名目繁多，有些名詞相互混淆，定義也不盡相同。因此在選擇時，一定要弄清各種參數(shù)的含義。下面介紹幾個主要的參數(shù)。

1.3.1　靜態(tài)參數(shù)

靜態(tài)參數(shù)的含義如圖1.4所示。

（1）精密度（Precision）

精密度又稱精度，表示測量結(jié)果中隨機(jī)誤差大小的程度。隨機(jī)誤差指在同一被測量的多次測量過程中，以不可預(yù)知方式變化的測量誤差的分量。表征對同一被測量作n次測量的結(jié)果的分散性，可用參數(shù)S來表示，S稱為［實驗］標(biāo)準(zhǔn)偏差，公式為：

其中，yi為第i次測量值，為n次測量結(jié)果的算術(shù)平均值：

（2）其他參數(shù)

●　正確度（Correctness）：正確度表示測量結(jié)果中系統(tǒng)誤差大小的程度。系統(tǒng)誤差指在同一被測量的多次測量過程中，保持恒定或以可預(yù)知方式變化的測量誤差的分量。

●　準(zhǔn)確度（Accuracy）：準(zhǔn)確度又稱精確度，表示測量結(jié)果與被測量的（約定）真值之間的一致程度。二者之差稱為絕對誤差，絕對誤差與被測量（約定）真值之比稱為相對誤差。準(zhǔn)確度反映了測量結(jié)構(gòu)中系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的綜合。通常所謂0.1、0.5、1.0等級的傳感器，意味著它們的精確度分別為0.1%、0.5%和1%。

●　靈敏度（Sensitivity）：靈敏度表示傳感器的響應(yīng)變化Δy除以相應(yīng)的激勵變化Δx，是對時間而言的。

●　穩(wěn)定度（Stability）：穩(wěn)定度是指在規(guī)定條件下傳感器保持其特性恒定不變的能力，通常是對時間而言的。

●　鑒別力（Discrimination）：鑒別力是指傳感器對激勵值微小變化的響應(yīng)能力。鑒別力閥是指傳感器的響應(yīng)產(chǎn)生一個可覺察變化的最小激勵變化值。

●　分辨力（Resolution）：分辨力是指傳感器的指示裝置對緊密相鄰量值有效辨別的能力。一般認(rèn)為模擬式指示裝置的分辨力為標(biāo)尺分度值的一半，數(shù)字式指示裝置的分辨力為末位數(shù)的一個字碼。

●　死區(qū)（Dead Band）：死區(qū)是指不引起傳感器響應(yīng)有任何可覺察變化的最大激勵變化范圍。

●　回程誤差（Hysteresis Error）：由于施加激勵值的方向（上行程和下行程）不同，傳感器對同一激勵值給出不同的響應(yīng)。此二者之差的絕對值稱為回程誤差。

●　線性誤差（Linearity Error）：線性誤差表示校準(zhǔn)曲線與規(guī)定直線之間的最大偏差。

●　零值誤差（Zero Error）：線性誤差表示當(dāng)激勵為零值時，傳感器響應(yīng)偏離零位的示值。

1.3.2　動態(tài)參數(shù)

動態(tài)參數(shù)的含義如圖1.5所示。

●　時間常數(shù)τ：在恒定激勵下，傳感器響應(yīng)從零到達(dá)穩(wěn)態(tài)值63%的時間。這個定義僅限于一階或近似為一階的系統(tǒng)。

●　上升時間tr：表示在恒定激勵下，傳感器響應(yīng)從穩(wěn)態(tài)值的10%～90%所經(jīng)歷的時間。

●　穩(wěn)定時間ts：在恒定激勵下，傳感器響應(yīng)上下波動穩(wěn)定在穩(wěn)態(tài)值規(guī)定百分比以內(nèi)（例如±5%）所經(jīng)歷的最小時間。

●　過沖量δ：在恒定激勵下，傳感器響應(yīng)超過穩(wěn)態(tài)值的最大值。過沖只有在二階以上的系統(tǒng)且阻尼較小時才會出現(xiàn)。

●　頻率響應(yīng)：在不同頻率的激勵下，傳感器響應(yīng)幅值的變化情況。通常稱幅值下降到最大值70%的高頻率和低頻率分別為上限頻率fH（高頻端）和下限頻率fL（低頻端），二者之差稱為帶寬BW。如果帶寬不以幅值下降到70%為標(biāo)準(zhǔn)（例如以下降到90%為標(biāo)準(zhǔn)），則需標(biāo)注出。上限頻率fH與上升時間tr有一定的聯(lián)系，其關(guān)系大致是：

如果頻率響應(yīng)出現(xiàn)峰值，則出現(xiàn)峰值的頻率通常稱為諧振頻率fp。

1.3.3　傳感器選擇注意事項

1．與測量條件有關(guān)的事項

（1）測量目的。

（2）被測量。

（3）測量范圍。

（4）超標(biāo)準(zhǔn)過大輸入信號的出現(xiàn)次數(shù)。

（5）輸入信號的帶寬。

（6）測量的精度。

（7）測量所需的時間。

2．與性能有關(guān)的事項

（1）傳感器精度。

（2）傳感器穩(wěn)定度。

（3）響應(yīng)速度。

（4）模擬量或數(shù)字量。

（5）輸出量及其數(shù)量級。

（6）對信號獲取對象所產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)。

（7）校正周期。

（8）超標(biāo)準(zhǔn)過大輸入信號的保護(hù)。

3．與使用條件有關(guān)的事項

（1）設(shè)置場所。

（2）環(huán)境條件（如溫度、濕度、振動等）。

（3）測量全過程所需要的時間。

（4）傳感器與其他設(shè)備的距離及連接方式。

（5）傳感器所需的功率容量。

4．與購買和維修有關(guān)的事項

（1）價格。

（2）交貨日期。

（3）服務(wù)與維修制度。

（4）零配件的儲備。

（5）保修期限。