传感器技术特性及参数（传感器技术特性及参数设计）

,

随着这些系统能力的增强，传感器作为信息采集系统的前端单元，发挥着越来越重要的作用。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键组件，其作为系统结构组件的重要性越来越明显。下面介绍一下传感器技术。

1、传感器技术特点

(1) 传感器的动态特性。动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性当输入信号变化时，输出信号随时间发生相应变化。这个过程称为响应。传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。具有良好动态特性的传感器，当输入信号是随时间变化的动态信号时，能够及时、准确地跟踪输入信号，并根据输入信号的变化规律输出信号。当传感器输入信号变化缓慢时，很容易跟踪，但随着输入信号变化较快，传感器的及时跟踪性能会逐渐下降。通常要求传感器不仅能够准确地显示被测物体的尺寸，而且能够再现测量值随时间的变化，这也是传感器的重要特性之一。

(2) 传感器线性度。通常，传感器的实际静态特性输出是曲线而不是直线。在实际工作中，为了使仪器有统一的刻度读数，常采用拟合直线来近似表示实际的特性曲线。线性度（非线性误差）是这种近似的性能指标。选择拟合直线的方法有多种。例如，将零输入点与满量程输出点连接的理论直线作为拟合直线；或者以与特征曲线上各点的偏差平方和最小的理论直线作为拟合直线。这种拟合直线称为最小二乘法。组合直线。

(3)传感器的灵敏度。灵敏度是指稳态工作条件下传感器的输出变化y与输入变化x的比值。它是输出-输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间存在线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它会随着输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出量与输入量的量纲之比。例如，对于位移传感器，当位移变化1mm时，输出电压变化200mV，那么其灵敏度应表示为200mV/mm。当传感器的输出和输入尺寸相同时，灵敏度可以理解为放大系数。

(4)传感器稳定性。稳定性代表传感器在较长时间内保持其性能参数的能力。理想的情况是传感器的特性参数在任何时刻都不随时间变化。但实际上，大多数传感器的特性会随着时间的推移而发生变化。这是因为组成传感器的敏感器件或组件的特性会随着时间的推移而发生变化，从而影响传感器的稳定性。

(5) 传感器分辨率。分辨率是传感器检测被测物体最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某个非零值缓慢变化。当输入变化值不超过一定值时，传感器的输出不会变化，即传感器无法区分输入量的变化。只有当输入的变化超过分辨率时，输出才会发生变化。通常，传感器在满量程范围内各点的分辨率并不相同。因此，在满量程范围内能够引起输出值阶跃变化的输入量的最大变化值常被用作衡量分辨率的指标。如果将上述指标用满量程的百分比来表示，则称为分辨率。

(6) 传感器迟滞。迟滞特性表示传感器的输出-输入特性曲线在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程之间不一致的程度。通常使用两条曲线之间的最大差值MAX和满量程范围。输出以FS 的百分比表示。迟滞可能是由传感器内部组件吸收能量引起的。

(7) 传感器的重复性。重复性是指当输入值在整个量程内沿同一方向连续多次变化时，传感器所获得的特性曲线的不一致程度。各特性曲线越接近，重复性越好，随机误差越小。

2、传感器技术参数

(1)额定载荷：传感器的额定载荷是指传感器设计时在规定的技术指标范围内所能测得的最大轴向载荷。但实际使用时，一般只使用额定范围的2/3~1/3。

（2）允许使用载荷（或安全过载）：传感器允许施加的最大轴向载荷。同意在一定范围内超负荷工作。一般为120%~150%。

（3）极限载荷（或极限过载）：传感器在不丧失工作能力的情况下所能承受的最大轴向载荷。这意味着当操作超过这个值时，传感器就会损坏。

(4)灵敏度：输出增量与所加负载增量的比值。通常，每1V 输入电压的额定输出为mV。我公司产品与其他公司产品配套时，其灵敏度系数必须一致。

(5)非线性：这是表征传感器输出的电压信号与负载的对应精度的参数。

(6)重复性：重复性是指在相同条件下重复施加相同载荷时，传感器的输出值能否重复且一致。这个特性比较重要，更能体现传感器的品质。国家标准对重复性误差的规定：重复性误差可以与非线性同时测量。传感器的重复性误差（R）按下式计算：R=R/n100%。 R——同一测试点3次测量的实际输出信号值之间的最大差值（mv）。

(7)迟滞：滞后的通俗含义是：当逐步施加载荷，然后依次去除载荷时，理想情况下每一级载荷的读数应该相同，但实际上是一致的。不一致的程度用滞后误差来表示。用一个指标来表示。国家标准是这样计算磁滞误差的：传感器的磁滞误差（H）按下式计算：H=H/n100%。 H——同一测试点上三个行程实际输出信号值的算术均匀度与三个上行程实际输出信号值的算术均匀度之间的最大差值（mv）。

(8)蠕变和蠕变恢复：要求从两个方面检查传感器的蠕变误差：一是蠕变：在5-10秒内无冲击地施加额定负载，加载后5-10秒读取读数，并然后在30分钟内以一定的间隔依次记录输出值。传感器蠕变（CP）根据以下公式计算：CP=2-3/n100%。二是蠕变恢复：尽快（510秒内）卸下额定负载，卸荷后在510秒内立即读取读数，然后在30分钟内以一定时间间隔记录输出值。传感器的蠕变恢复率（CR）按下式计算：CR=5-6/n100%。

(9)允许使用温度：规定了该传感器可以应用的场合。例如，普通温度传感器一般标注为：-20---+70。高温传感器标注：-40---250。

(10)温度补偿范围：表示传感器在生产时已经在此温度范围内进行了补偿。例如，普通温度传感器一般标注为-10-+55。

（11）零点温度效应（俗称零点温度漂移）：代表该传感器在环境温度变化时零点的稳定性。一般来说，测量单位是每10C范围内产生的漂移。

（12）输出灵敏度系数的温度影响（俗称系数温漂）：该参数代表环境温度变化时传感器输出灵敏度的稳定性。一般来说，测量单位是每10C范围内产生的漂移。

（13）输出阻抗：我公司的传感器与其他厂家的传感器并联使用时，必须明确本公司产品的输出阻抗。这个值必须与其一致，否则会直接影响电子秤的输出特性和四角误差的调试。

(14)输入阻抗：由于传感器输入端有弹模补偿电阻和灵敏度系数调整电阻，导致传感器的输入电阻大于输出电阻，但可以通过并联电阻来改变。每个传感器的输入阻抗要求一致，如果与其他厂家的传感器匹配的话。输入阻抗要与其一致，否则调试四角误差时会增加工时。由于传感器的输入阻抗是稳压电源的负载，因此只有在负载相同的情况下，同一稳压电源才会提供相同的供电电压。

(15)绝缘阻抗：绝缘阻抗相当于在传感器电桥与地之间接一个阻值相似的电阻。绝缘电阻的大小会影响传感器的性能。当绝缘电阻低于一定值时，电桥将无法正常工作。

(16)推荐励磁电压：一般为5~10伏。因为一般衡器配备的稳压电源是5伏或10伏。

(17)允许最大激励电压：为了提高输出信号，在某些情况下(如皮重较大)需要提高激励电压以获得较大的信号。

(18)电缆长度：与现场布置有关。订购前一定要看清楚本公司产品的常规电缆长度。另外，要注意环境是否有腐蚀性、是否有冲击、温度是否高低。

(19)密封防护等级IP67：防水浸泡，在规定的压力和时间下浸入水中不影响性能。涂胶传感器可达到IP67。除了防油、防水外，还可以防护一般腐蚀性气体和腐蚀介质。

以上介绍了传感器的技术特点及相关参数，希望对您有所帮助。更多资讯请继续关注西艺安装网、装修网。

进一步阅读：

传感器原理及应用