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研究感測器動態性常用的方法

發布時間:2022-08-10 12:08:33

Ⅰ 感測器的動態特性有幾種分析方法,他們各有那些性能指標

分析方法無非就是時域和頻域,具體的有自相關,互相關,均值,幅值,小波,FFT分析等。性能指標有線性度,靈敏度,回程誤差等。

Ⅱ 檢測系統動態性參數的測定,通常是用什麼作為標准激勵源

咨詢記錄 · 回答於2021-11-14

Ⅲ 在實際應用中可以提高感測器性能的技術有哪些

1感測器的定義編輯國家標准GB7665-87對感測器下的定義是:「能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成"。感測器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,並能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。2感測器的分類編輯目前對感測器尚無一個統一的分類方法,但比較常用的有如下三種:1、按感測器的物理量分類,可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等感測器2、按感測器工作原理分類,可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等感測器。3、按感測器輸出信號的性質分類,可分為:輸出為開關量(「1"和"0"或「開"和「關")的開關型感測器;輸出為模擬型感測器;輸出為脈沖或代碼的數字型感測器。3感測器的靜態特性編輯感測器的靜態特性是指對靜態的輸入信號,感測器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關,所以它們之間的關系,即感測器的靜態特性可用一個不含時間變數的代數方程,或以輸入量作橫坐標,把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表徵感測器靜態特性的主要參數有:線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。4感測器的動態特性編輯所謂動態特性,是指感測器在輸入變化時,它的輸出的特性。在實際工作中,感測器的動態特性常用它對某些標准輸入信號的響應來表示。這是因為感測器對標准輸入信號的響應容易用實驗方法求得,並且它對標准輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定後者。最常用的標准輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以感測器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。5感測器的線性度編輯通常情況下,感測器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數,常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個近似程度的一個性能指標。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或將與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線,此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。6感測器的靈敏度編輯靈敏度是指感測器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果感測器的輸出和輸入之間顯線性關系,則靈敏度S是一個常數。否則,它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移感測器,在位移變化1mm時,輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應表示為200mV/mm。當感測器的輸出、輸入量的量綱相同時,靈敏度可理解為放大倍數。提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩定性也往往愈差。7感測器的分辨力編輯分辨力是指感測器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說,如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時,感測器的輸出不會發生變化,即感測器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨力時,其輸出才會發生變化。通常感測器在滿量程范圍內各點的分辨力並不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示,則稱為解析度。8電阻式感測器編輯電阻式感測器是將被測量,如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式感測器件。9電阻應變式感測器編輯感測器中的電阻應變片具有金屬的應變效應,即在外力作用下產生機械形變,從而使電阻值隨之發生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類,金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應小等優點。10壓阻式感測器編輯壓阻式感測器是根據半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經擴散電阻而製成的器件。其基片可直接作為測量感測元件,擴散電阻在基片內接成電橋形式。當基片受到外力作用而產生形變時,各電阻值將發生變化,電橋就會產生相應的不平衡輸出。用作壓阻式感測器的基片(或稱膜片)材料主要為矽片和鍺片,矽片為敏感 材料而製成的硅壓阻感測器越來越受到人們的重視,尤其是以測量壓力和速度的固態壓阻式感測器應用最為普遍。11熱電阻感測器編輯熱電阻感測器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數。在溫度檢測精度要求比較高的場合,這種感測器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等,它們具有電阻溫度系數大、線性好、性能穩定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點。用於測量-200℃~+500℃范圍內的溫度。12感測器的遲滯特性編輯遲滯特性表徵感測器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度,通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。遲滯可由感測器內部元件存在能量的吸收造成。 介面感測器、魏德米勒感測器/執行器介面產品,可以通過加裝相應的匯流排協議適配器,SAI產品可以直接連接到現場匯流排。可以支持Profibus-DP、CANopen、DeviceNet、Interbus和ASi現場匯流排協議。無源感測器/執行器介面產品(SAI)防護等級達到IP68,可直接安裝而無需防護。節約安裝材料、時間、空間。提供4、6、8路的分配器,每路有3針、4針和5針的結構(提供一路和兩路信號)。有帶接線蓋型(標准型)和電纜預制型。可另外提供金屬外殼的產品,適用於食品行業。帶有信號和電源的指示。有源感測器/執行器介面產品(SAI)通過加裝相應的匯流排協議適配器,SAI產品可以直接連接到現場匯流排。可以支持Profibus-DP、CANopen、 DeviceNet、Interbus和ASi現場匯流排協議。提供兩種防護等級的產品:IP67(匯流排連接方式為圓形接頭連接), IP68(匯流排連接方式為自裝配型)。提供8DI、8DO、8DI/4DO、16DI、8DI/8DO五種輸入輸出的產品。感測器的發展趨勢採用新原理、開發新型感測器;大力開發物性型感測器(因為靠結構型有些滿足不了要求);感測器的集成化;感測器的多功能化;感測器的智能化(Smart Sensor);研究生物感官,開發仿生感測器。

Ⅳ 感測器的動態特性是什麼

動態特性是指感測器對於隨時間變化的輸入量的響應特性。只要輸入量是時間的函數,則其輸出量必將是時間的函數。研究動態特性的標准輸入形式有三種,即正弦、階躍和線性,而經常使用的是前兩種。 零階感測器動態特性指標零階感測器,其輸入量無論隨時間如何變化,其輸出量的幅值總是與輸入量成確定的比例關系,在時間上也不滯後,幅角φ等於零。所以零階感測器的動態特性指標就是靜態特性指標。

動態特性是指感測器對於隨時間變化的輸入量的響應特性。只要輸入量是時間的函數,則其輸出量必將是時間的函數。研究動態特性的標准輸入形式有三種,即正弦、階躍和線性,而經常使用的是前兩種。

零階感測器動態特性指標

零階感測器,其輸入量無論隨時間如何變化,其輸出量的幅值總是與輸入量成確定的比例關系,在時間上也不滯後,幅角φ等於零。所以零階感測器的動態特性指標就是靜態特性指標。

一階感測器動態特性指標一階感測器動態特性指標有:靜態靈敏度和時間常數τ。如果時間常數τ越小,系統的頻率特性就越好。在彈簧阻尼系統中,就要求系統的阻尼系數小,而彈簧剛度要大。

由於大多數感測器均為二階系統,所以我們要專門討論二階系統的階躍響應。根據二階系統相對阻尼系數的大小,將其二階響應分成三種情況:既>1時過阻尼;=1時臨界阻尼;<1時的欠阻尼。在一定的值下,欠阻尼系統比臨界阻尼系統更快地達到穩態值;過阻尼系統反應遲鈍,動作緩慢,所以一般感測器都設計成欠阻尼的,一般取值為0.6~0.8。

Ⅳ 什麼是感測器的靜態特性和動態特性

1、靜態特性:指感測器本身具有的特徵特點。

研究的幾個主要指標有:線性度、精度、重復性、溫漂等,通俗講就是:非線性誤差大小、線性誤差大小如何、多次應用好壞、受溫度變化誤差大小等等;

2、動態特性:指感測器在應用中輸入變化時,它的輸出的特性。

常用它對某些標准輸入信號的響應來表示,即自控理論中的傳遞函數。實際工作中,便於工程項目中的採集、控制。

(5)研究感測器動態性常用的方法擴展閱讀:

感測器的靜態特性是通過各靜態性能指標來表示的,它是衡量感測器靜態性能優劣的重要依據。靜態特性是感測器使用的重要依據,感測器的出廠說明書中一般都列有其主要的靜態性能指標的額定數值。

感測器可完成將某一輸入量轉換為可用信息,因此,總是希望輸出量能不失真的反映輸入量。在理想情況下,輸出輸入給出的是線性關系,但在實際工作中,由於非線性(高次項的影響)和隨機變化量等因素的影響,不可能是線性關系。

所以,衡量一個感測器檢測系統靜態特性的主要技術指標有:靈敏度、解析度、線性度、遲滯(滯環)、重復性。

感測器的特點包括:微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網路化。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。感測器的存在和發展,讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官,讓物體慢慢變得活了起來。

通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。

動態特性:當系統運行時,輸出量與輸入量之間的關系稱為動態特性,可以用微分方程表示。

無論復雜度如何,把測量裝置作為一個系統來看待。問題簡化為處理輸入量x(t)、系統傳輸特性h(t)和輸出y(t)三者之間的關系。動態特性即輸入量與輸出量之間的傳遞函數。

所謂動態特性,是指感測器在輸入變化時,它的輸出的特性。在實際工作中,感測器的動態特性常用它對某些標准輸入信號的響應來表示。

這是因為感測器對標准輸入信號的響應容易用實驗方法求得,並且它對標准輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定後者。最常用的標准輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以感測器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。

Ⅵ 如何用實驗的方法確定測試裝置的動態特性

如何用實驗的方法確定測試裝置的動態特性
1、靜態特性:指感測器本身具有的特徵特點。
研究的幾個主要指標有:線性度、精度、重復性、溫漂等,通俗講就是:非線性誤差大小、線性誤差大小如何、多次應用好壞、受溫度變化誤差大小等等;
2、動態特性:指感測器在應用中輸入變化時,它的輸出的特性。
常用它對某些標准輸入信號的響應來表示,即自控理論中的傳遞函數。實際工作中,便於工程項目中的採集、控制。

Ⅶ 感測器的靜態特性和動態特性的兩種特徵是什麼

1.感測器技術簡介
國家標准GB7665一87對感測器的定義是:「能感受規定的被測量並按照一定的規律
轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成」。感測器更通俗的說法
是換能器、變換器,是人的五官功能的擴展和延伸,能夠將各種外界信號變換成可以直
接測量的信號。
感測器節點主要由感測器單元、處理器單元、通信單元和電源單元組成。感測器單元由感測器和模數轉換器組成。前者用於目標探測,可根據任務要求採用聲、震動、電磁、紅外、光電和微型雷達等不同的無源和有源探測手段。例如,聲感測器主要用於探側具有特殊聲信號的目標;震動探測器用於探測作戰車輛或部隊轉移時造成的地面振動;由磁操測器陣神余屬目標,如武器或車輛的運動:紅外探測器主要探測具有紅外特徵的.
目標;光電探測器用於目標成像;雷達用於目標探測、跟蹤與識別。模數轉換器將感測器生成的模擬信號轉換成數字信號後傳輸到處理器單元。處理器單元由CPU.存儲器、嵌入式操作系統和資料庫系統組成。新開發的處理器大都採用IPv6協議,具有一定的現場信息處理能力。.通信單元負責將感測器節點同網路連接起來,交換信息。電源單元通常採用太陽能電池或五號電池一類的電源,為網路提供能量。此外,部分節點還包括一些輔助性裝置,如為實現自定位和協同定位,為節點安裝定位系統;為提高機動性,為節點安裝運動裝置。
按照不同的標准,感測器有下面幾種主要的分類方法。根據被測物理量分類,有速度感測器、位移感測器、加速度感測器、溫度感測器、壓力感測器等。按工作原理分類,有應變式、電壓式、電容式、渦流式、差動變壓器式等感測器。按能量的傳遞方式分類,有有源的和無源的感測器。按感測器輸出信號分類,有模擬感測器和數字感測器。目前模擬感測器種類遠遠超過數字感測器。數字感測器直接輸出數字量,不需使用A/D轉換器,就可與計算機聯機,可以提高系統的可靠性和精確度,具有抗干擾能力強,適宜遠足巨離祛輸等伏占.早梅威器分屏卞向之一。
感測網是指「隨機分布的集成有感測器、數據處理單元和通信單元的微小節點,proe有限元分析通過自組織的方式構成的無線網路」。現在談到的感測網,一般指的是無線感測器網路(WSN, Wireless Sensor Network)感測網實際上由感測器節點和短距離傳輸模塊共同構成。無線感測器網路是由大量無人值守的、具有通信與計算能力的微小型節點構成的自主探測系統。在戰場上,人員、地面目標、空中目標甚至瞬時性目標(火炮、狙擊火力)都可以成為其偵察對象。
感測網是美軍網路中心戰體系網路結構的三大組成部分之一,它由一定數量的感測器節點通過某種有線或無線通信協議連接而成,具有低成本、低功耗、多功能等特點,可在感測器、感知對象和觀察者這三個基本要素之間進行有效的通信、感知、採集、處理並發布感知信息。美陸軍目標部隊的未來作戰系統(FCS, Future Combat System)將主要依靠無人值守的感測網來獲取態勢感知信息。最近,美軍針對網路中心戰的需求,又新開發了「靈巧感測器網路」,以便在戰場上布設大量感測器以收集和轉發信息,並對
相關的原始數據進行過濾,再把重要的信息傳送到各數據融合中心,從而將大量信息集成為一幅戰場全景圖分發給作戰人員,提高其戰場態勢感知能力。此外,美軍開發的「智能塵埃」技術使感測器更加微型化。
在國際上,感測網的研究曾在20世紀末、21世紀初達到一個高潮,之後出現過一個短暫的平緩期,而最近幾年又重新受到重視。隨著美國「智慧地球」計劃的提出,感測網已成為各國綜合國力較量的重要因素。美國將感測網技術列為「在經濟繁榮和國防安全兩方面至關重要的技術」。加拿大、英國、德國、芬蘭、義大利、日本和韓國等加入感測網的研究,歐盟也將感測網技術作為優先發展的重點領域之一。國際上比較有代表性和影響力的感測網研發項目包括遙控戰場感測器系統(REMBASS, Remote BattlefieldSensor System)、網路中心戰及靈巧感測器網路、智慧塵埃、SensIT, SeaWeb,行為習性監控項目、英國國家網格等。
感測器的主要特性包括其靜態特性和動態特性兩種。感測器的靜態特性是指感測器的輸入信號不隨時間變化或變化非常緩慢時,所表現出來的輸出響應特性,稱靜態響應特性。通常用來描述靜態特性的指標有:測量范圍、精度、靈敏度、穩定性、非線性度、重復性、靈敏閩和分辨力、遲滯等。感測器的動態特性是指感測器對於隨時間變化的輸入量的響應特性。只要輸入量是時間的函數,則其輸出量必將是時間的函數。研究動態特性的標准輸入形式有三種:正弦、階躍和線性,而經常使用的是前兩種。

Ⅷ 動態扭矩感測器轉矩的測量方法有那幾種

方法:1、平衡力類轉矩測量裝置及平衡力法。以均勻速度運轉的動力機械或者是制動的機械,是在機體上同時作用著與轉矩大小相等,方向相反的平衡力矩。 扭矩測量是傳動線路中的重要內容之一,高精度、高穩定性的扭矩測量方法是當今各國機械測量研究的熱點之一,為此,提出了一種基於壓電式扭矩感測器的研究.系統介紹該測量方法的原理與結構,並對新研製的感測器進行了載入試驗.從實驗曲線中得出的擬合方程證實了該測量原理的可行性,設計的扭矩感測器具有較好的線性度和一致性,重復精度≤0.5%.扭矩測量是傳動線路中的重要內容之一,高精度、高穩定性的扭矩測量方法是當今各國機械測量研究的熱點之一,為此,提出了一種基於壓動態扭矩感測器的研究.系統介紹該測量方法的原理與結構,並對新研製的感測器進行了載入試驗.從實驗曲線中得出的擬合方程證實了該測量原理的可行性,設計的扭矩感測器具有較好的線性度和一致性,重復精度≤0.5%. (通過測量機體上的力和力臂來確任動力機械主軸上工作轉矩的方法稱為平衡力法。)
平衡力法轉矩測量裝置又稱作測功器,按照安裝在平衡支承上的機器種類,可分為電力測功器、水力測功器等。平衡力測量機構有砝碼、游碼、擺錘、力感測器等。一般由旋轉機、平衡支承和平衡力測量機構組成。平衡支承有滾動支承、雙滾動支承、扇形支承、液壓支承及氣壓支承等。平衡力法直接從機體上測轉矩,不存在從旋轉件到靜止件的轉矩傳遞問題。但它僅適合測量勻速工作情況下的轉矩,不能測動態轉矩。
2、傳遞法。傳遞法是指利用彈性元件在傳遞轉矩時物理參數的變化與轉矩的對應關系來測量轉矩的一類方法。常用彈性元件為扭軸,故傳遞法又稱扭軸法。根據被測物理參數不同,動態扭矩感測器基於傳遞法的轉矩測量儀器有多種類型。在現代測量中,這類轉矩測量儀的應用最為廣泛。
3、轉換法。依據能量守恆定律,通過測量其他形式能量如電能、熱能參數來測量旋轉機械的機械能,進而求得轉矩的方法即能量轉換法。從方法上講,能量轉換法實際上就是對功率和轉速進行測量的方法。能量轉換法測轉矩一般只在電機和液機方面有較多的應用。希望我的回答對你有幫助,望採納!

Ⅸ 常見的過程動態特性的類型有哪幾種

感測器的特性

感測器的特性是指感測器的輸入量和輸出量之間的對應關系。通常把感測器的特性分為兩種:靜態特性和動態特性。

靜態特性是指輸入不隨時間而變化的特性,它表示感測器在被測量各個值處於穩定狀態下輸入輸出的關系。

動態特性是指輸入隨時間而變化的特性,它表示感測器對隨時間變化的輸入量的響應特性。

一般來說,感測器的輸入和輸出關系可用微分方程來描述。理論上,將微分方程中的一階及以上的微分項取為零時,即可得到靜態特性。因此感測器的靜特性是其動特性的一個特
例。

感測器除了描述輸入與輸出量之間的關系特性外,還有與使用條件、使用環境、使用要求等有關的特性。

1 感測器的靜特性

感測器的輸入- 輸出關系:輸入(外部影響:沖振、電磁場、線性、滯後、重復性、靈敏度、誤差因素)-感測器-輸出(外部影響:溫度、供電、各種干擾穩定性、溫漂、穩定性(零漂)、分辨力、誤差因素)。

人們總希望感測器的輸入與輸出成唯一的對應關系,而且最好呈線性關系。但一般情況下,輸入輸出不會完全符合所要求的線性關系,因感測器本身存在著遲滯、蠕變、摩擦等各種因素,以及受外界條件的各種影響。

感測器靜態特性的主要指標有:線性度、靈敏度、重復性、遲滯、解析度、漂移、穩定性等。

2 感測器的動特性

動特性是指感測器對隨時間變化的輸入量的響應特性。

很多感測器要在動態條件下檢測,被測量可能以各種形式隨時間變化。只要輸入量是時間的函數,則其輸出量也將是時間的函數,其間關系要用動特性來說明。設計感測器時要根據其動態性能要求與使用條件選擇合理的方案和確定合適的參數;使用感測器時要根據其動
態特性與使用條件確定合適的使用方法,同時對給定條件下的感測器動態誤差作出估計。總之,動特性是感測器性能的一個重要方面,對其進行研究與分析十分必要。總的來說,感測器的動特性取決於感測器本身,另一方面也與被測量的形式有關。

(1 )規律性的:1 )周期性的:正弦周期輸入、復雜周期輸入;2 )非周期性的:階躍輸入、線性輸入、其他瞬變輸入(2 )隨機性的:1 )平穩的:多態歷經過程、非多態歷經過程;2 )非平穩的隨機過程。

在研究動態特性時,通常只能根據「規律性」的輸入來考慮感測器的響應。復雜周期輸入信號可以分解為各種諧波,所以可用正弦周期輸入信號來代替。其它瞬變輸入不及階躍輸入來得嚴峻,可用階躍輸入代表。因此,「標准」輸入只有三種;正弦周期輸入、階躍輸入
和線性輸入。而經常使用的是前兩種。

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