传感器的基本特性有哪些 传感器的静态特性和动态特性

  传感器的输入-输出特性就是其基本特性。由于受传感器内部储能元件(电感、电容、质量块、弹簧等)的影响，传感器对快变信号与慢变信号的反应大不相同。对应快变信号，研究随时间变化的动态特性对于慢变信号，研究不随时间变化的静态特性。因此，传感器的基本特性又分为静态特性和动态特性。

  1.静态特性

  传感器的静态特性是指对于静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间的相互关系。征传感器静态特性的主要参数有线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、漂移和稳定性等。

  (1)线性度

  线性度是指传感器的输出和输入呈线性关系的程度。传感器的理想输入-输出特性应该是线性的，因为这有助于简化传感器的数据处理。但传感器的实际输入-输出特性大多有一定程度的非线性，如果传感器的非线性项的幂次不高，在输入量变化范围不大的条件下，可以用最小二乘法来求出拟合直线，用以代表实际特性曲线，该直线称为拟合直线，这就是传感器非线性特性的“线性化”。

  (2)灵敏度

  灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值。对于线性传感器，它的灵敏度就是它的静态特性的斜率，非线性传感器的灵敏度为一个变化量。静态曲线越陡则灵敏度越大，静态曲线越平坦则灵敏度越小。灵敏度实际上是一个放大倍数，它体现了传感器将被测量的微小变化放大为显著变化的输出信号的能力，即传感器对输入变量微小变化的敏感程度。

  (3)分辨率

  分辨率是传感器能够感知或检测到的最小输入信号的增量。分辨率可以用增量的绝对值或增量与满量程的百分比来表示。通常，灵敏度越高，分辨率越好。另外，阈值是指传感器输入零点附近的分辨率。

  (4)迟滞

  迟滞现象与回程误差密切相关，回程误差是指在相同测量条件下，对应同一个大小的输入信号，传感器在正向行程(输入量增大)和反向行程(输入量减小)期间，输入-输出特性曲线不重合的现象。在整个测量范围内产生的最大滞环误差称为迟滞误差。

  (5)重复性

  重复性表示传感器在输入量按同一方向做全程多次测试时所得的输入-输出特性曲线一致的程度。多次测试曲线越重合，重复性越好，误差也越小。

  (6)漂移

  漂移是指传感器在外界的干扰下，输入量不变的情况下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化的现象。漂移包括时间漂移、温度漂移、灵敏度漂移和零点漂移。漂移将影响传感器的稳定性。产生漂移的原因主要有两个一个是传感器自身结构参数发生老化，例如零点漂移，它是在规定条件下，一个恒定的输入在规定时间内的输出在标称范围最低值处(即零点)的变化另一个是在测试过程中周围的环境(如温度、湿度、压力等)发生变化，这种情况最常见的是温度漂移，它是由周围环境温度变化引起的输出变化。温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度时输出值的变化量与温度变化量之比来表示。

  (7)稳定性

  传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。

  2.动态特性

  动态特性是指传感器在输入变化时的输出响应特性。实际工程中，常用对某些标准输入信号的响应来表示传感器的动态特性。这是因为对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，且传感器对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往是知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号为阶跃信号和正弦波信号，所以传感器的动态特性也常用阶。

  跃响应和频率响应来表示。例如，阶跃输入时的时域动态特性常用指标为延迟时间、上升时间响应时间、超调量等。

  除理想状态外，多数传感器的输入信号是随时间变化的，由于传感器的敏感材料对不同的变化会表现出一定程度的惯性和迟滞，因此，输出信号不会与输入信号有相同的时间函数，这种输入与输出之间的差异就是动态误差。一个动态特性好的理想传感器，其输出随时间变化的规律能再现输入随时间变化的规律，即具有相同的时间函数。分为静态特性和动态特性。