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大電流發生器傳感器的靜態特性

作者:嘉阜電氣    來源:www.682767.cn    發布時間:2018-08-19 14:12:16    

大電流發生器傳感器的基本特性是指系統輸出與輸入關系的特性,即系統輸出信號y(t)與輸入信號(被測量)x(t)之間的關系。根據傳感器輸入信號x(t)是否隨時間變化,基本特性可以分為靜態特性和動態特性,它們是系統對外呈現出的外部特性,但與其內部參數密切相關。

大電流發生器傳感器的靜態特性

傳感器穩態下的輸入輸出關系即為靜態特性,衡量靜態特性的主要指標有以下幾個:

(1)測量范圍和量程。傳感器所能測量(被測量)的最小輸入量與最大輸入量之間的測量區間稱為傳感器的測量范圍。傳感器測量范圍的最大輸入量與最小輸入量的代數差,稱為量程。

(2)線性度。傳感器線性度是指其輸出量與輸入量之間的關系特性曲線偏離某一參考直線的最大值,又稱為非線性誤差。若不考慮遲滯、蠕變等因素,一般傳感器可以用如式(5-1)所示的n次多項式來表示輸出輸入關系特性y=a0+aux+ax2+asx'+·…+anx”(5-1)

式中x——輸入量;y—輸出量;a?!爿斎霑r的輸出;a1——傳感器線性項系數,也稱為線性靈敏度;a2,as,…,a.——非線性項系數。

在實際使用非線性傳感器時,如果非線性項的次數不高,則在輸入量變化范圍不大的情況下,可采用直線近似地代替實際輸入輸出特性曲線的某一段,使傳感器的非線性特性得到線性化處理。

(3)大電流發生器靈敏度。靈敏度是指在穩態情況下,傳感器輸出的變化量與引起該輸出變化量的輸入變化量之比,如式(5-2)所示

如果是線性傳感器,則其靈敏度特性曲線是一常數,大小為其曲線斜率,與輸入無關。

而非線性傳感器,其靈敏度是隨工作點而改變的變量,如圖5-1所示,通常希望傳感器靈敏度在滿量程內為常數并且較高,這樣在較小的輸入變化情況下就可以得到較大的輸出信號,便于后續信號的處理。

(4)大電流發生器精度和分辨率。傳感器的精度是測量中各類誤差的綜合反映,測量誤差越小,傳感器的精度越高,測量結果越可靠。

傳感器的精度用其量程范圍內的最大基本誤差與滿量程1輸出之比的百分數表示,其基本誤差是傳感器在規定的正常n|—工作條件下所具有的測量誤差,如用L表示傳感器精度,其.精度可表示為圖5-1傳感器的靈敏度L=m×100%(5-3)式中Amg——量程范圍內允許的最大基本誤差;y—滿量程輸出。

在工程應用中使用精度等級的概念。精度等級是以一系列標準百分比數值分擋表示傳感器測量的最大允許誤差。

分辨率是傳感器能檢測到輸入量最小變化量的能力。對于某些特殊傳感器,如電位器式傳感器,當輸入量連續變化時,輸出量只做階梯變化,輸出量每個“階梯”所代表輸入量的大小即為電位器傳感器的分辨率。

精度和分辨率是兩個完全不同的概念,在使用中容易混淆。如對于數字式儀表而言,儀表指示值的最后一位數字所代表的值即為該儀表的分辨率。當輸入量的變化小于分辨率時,數字式儀表的最后一位數不變;但精度與儀表的制造、測量、元器件等都有關系。

(5)重復性與穩定性。重復性是指傳感器在輸入量按同一方向做全量程連續多次變動時所得輸出特性曲線間不一致的程度。對于相同的輸入量變化,其輸出特性曲線越靠近,說明重復性就越好。

穩定性表示傳感器在一個較長的時間內保持其性能參數的能力。在實際使用中,敏感元件或構成傳感器的部件的性能會隨時間發生變化,因此,大多數傳感器的特性會隨著時間的改變發生變化,從而影響了傳感器的穩定性。穩定性一般以室溫條件下經過一規定時間間隔后,傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異來表示。為了提高傳感器性能的穩定性,應該對材料、元器件或傳感器整體進行必要的穩定性處理,如結構材料的時效處理,永磁材料的時間老化、溫度老化、機械老化,電氣元件的老化篩選等。


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