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傳感器的線性度

編輯:深圳市yb亞博網站有限公司時間:2019-10-12 13:35
  傳感器的線性度:

  傳感器的理想輸出—輸入特性是線性的,它具有以下優點:

  (1)可大大簡化傳感器的理論分析和設計計算;

  (2)為標定和數據處理帶來很大方便,只要知道線性輸出—輸入特性上的兩點(一般為零點和滿度值)就可以確定其余各點;

  (3)可使儀表刻度盤均勻刻度,因而制作、安裝、調試容易,提高測量精度;

  (4)避免了非線性補償環節。

  實際上許多傳感器的輸出—輸入特性是非線性的,如果不考慮遲滯和蠕變效應,一般可用下列多項式表示輸出—輸入特性。

  式中

  y—輸出量x—輸入物理量a0—零位輸出

  a1—傳感器線性靈敏度a2、a3、an—待定系數

  在研究線性特性時,可不考慮零位輸出。上式可能有三種特殊情況。

  (1)理想的線性特性。如圖(a)所示y=a1x的直線。在這種情況下,因為直線上任何點的斜率都相等,所以傳感器的靈敏度為:

  具有這種特性的傳感器,一般在輸入量x相當大的范圍內具有較寬的準線性。這是比較接近理想直線的非線性特性,它相對坐標原點是對稱的,所以它具有相當寬的近似線性范圍。

  傳感器的輸出—輸入特性的線性度除受機械輸入(彈性元件)特性影響外,也受電氣元件的輸出特性的影響。使電氣元件對稱排列,差動方式可以消除電氣元件中的偶次分量,顯著地改善線性范圍。例如差動傳感器的一邊輸出為:

  由上式可見,差動式傳感器消除了偶次項,使線性得到改善,同時使靈敏度提高一倍。

  在使用非線性特性的傳感器時,如果非線性項的方次不高,在輸入量變化范圍不大的條件下,可以用切線或割線等直線來近似地代表實際曲線的一段,這種方法稱為傳感器非線性特性的“線性化”。所采用的直線稱為擬合直線。實際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差,如下圖所示,取其中最大值與輸出滿度值之比作為評價非線性誤差(或線性度)的指標。