1.3　传感器的特性参数与选择注意事项

传感器的特性参数名目繁多，有些名词相互混淆，定义也不尽相同。因此在选择时，一定要弄清各种参数的含义。下面介绍几个主要的参数。

1.3.1　静态参数

静态参数的含义如图1.4所示。

（1）精密度（Precision）

精密度又称精度，表示测量结果中随机误差大小的程度。随机误差指在同一被测量的多次测量过程中，以不可预知方式变化的测量误差的分量。表征对同一被测量作n次测量的结果的分散性，可用参数S来表示，S称为［实验］标准偏差，公式为：

其中，yi为第i次测量值，为n次测量结果的算术平均值：

（2）其他参数

●　正确度（Correctness）：正确度表示测量结果中系统误差大小的程度。系统误差指在同一被测量的多次测量过程中，保持恒定或以可预知方式变化的测量误差的分量。

●　准确度（Accuracy）：准确度又称精确度，表示测量结果与被测量的（约定）真值之间的一致程度。二者之差称为绝对误差，绝对误差与被测量（约定）真值之比称为相对误差。准确度反映了测量结构中系统误差与随机误差的综合。通常所谓0.1、0.5、1.0等级的传感器，意味着它们的精确度分别为0.1%、0.5%和1%。

●　灵敏度（Sensitivity）：灵敏度表示传感器的响应变化Δy除以相应的激励变化Δx，是对时间而言的。

●　稳定度（Stability）：稳定度是指在规定条件下传感器保持其特性恒定不变的能力，通常是对时间而言的。

●　鉴别力（Discrimination）：鉴别力是指传感器对激励值微小变化的响应能力。鉴别力阀是指传感器的响应产生一个可觉察变化的最小激励变化值。

●　分辨力（Resolution）：分辨力是指传感器的指示装置对紧密相邻量值有效辨别的能力。一般认为模拟式指示装置的分辨力为标尺分度值的一半，数字式指示装置的分辨力为末位数的一个字码。

●　死区（Dead Band）：死区是指不引起传感器响应有任何可觉察变化的最大激励变化范围。

●　回程误差（Hysteresis Error）：由于施加激励值的方向（上行程和下行程）不同，传感器对同一激励值给出不同的响应。此二者之差的绝对值称为回程误差。

●　线性误差（Linearity Error）：线性误差表示校准曲线与规定直线之间的最大偏差。

●　零值误差（Zero Error）：线性误差表示当激励为零值时，传感器响应偏离零位的示值。

1.3.2　动态参数

动态参数的含义如图1.5所示。

●　时间常数τ：在恒定激励下，传感器响应从零到达稳态值63%的时间。这个定义仅限于一阶或近似为一阶的系统。

●　上升时间tr：表示在恒定激励下，传感器响应从稳态值的10%～90%所经历的时间。

●　稳定时间ts：在恒定激励下，传感器响应上下波动稳定在稳态值规定百分比以内（例如±5%）所经历的最小时间。

●　过冲量δ：在恒定激励下，传感器响应超过稳态值的最大值。过冲只有在二阶以上的系统且阻尼较小时才会出现。

●　频率响应：在不同频率的激励下，传感器响应幅值的变化情况。通常称幅值下降到最大值70%的高频率和低频率分别为上限频率fH（高频端）和下限频率fL（低频端），二者之差称为带宽BW。如果带宽不以幅值下降到70%为标准（例如以下降到90%为标准），则需标注出。上限频率fH与上升时间tr有一定的联系，其关系大致是：

如果频率响应出现峰值，则出现峰值的频率通常称为谐振频率fp。

1.3.3　传感器选择注意事项

1．与测量条件有关的事项

（1）测量目的。

（2）被测量。

（3）测量范围。

（4）超标准过大输入信号的出现次数。

（5）输入信号的带宽。

（6）测量的精度。

（7）测量所需的时间。

2．与性能有关的事项

（1）传感器精度。

（2）传感器稳定度。

（3）响应速度。

（4）模拟量或数字量。

（5）输出量及其数量级。

（6）对信号获取对象所产生的负载效应。

（7）校正周期。

（8）超标准过大输入信号的保护。

3．与使用条件有关的事项

（1）设置场所。

（2）环境条件（如温度、湿度、振动等）。

（3）测量全过程所需要的时间。

（4）传感器与其他设备的距离及连接方式。

（5）传感器所需的功率容量。

4．与购买和维修有关的事项

（1）价格。

（2）交货日期。

（3）服务与维修制度。

（4）零配件的储备。

（5）保修期限。