Sensor statisch
Die statischen Eigenschaften eines Sensors beziehen sich auf die Korrelation zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Sensors für das statische Eingangssignal. Da die Eingangsgröße und die Ausgangsgröße zeitunabhängig sind, kann der Zusammenhang zwischen ihnen, also die statischen Eigenschaften des Sensors, durch eine algebraische Gleichung ohne Zeitvariablen oder durch Zeichnen einer Kennlinie mit der Eingangsgröße als beschrieben werden Abszisse und die entsprechende Ausgangsgröße als Ordinate. Die wichtigsten Parameter, die die statischen Eigenschaften des Sensors charakterisieren, sind: Linearität, Empfindlichkeit, Hysterese, Wiederholbarkeit, Drift usw.
1. Linearität: Bezieht sich auf den Grad, in dem die tatsächliche Beziehungskurve zwischen Ausgang und Eingang des Sensors von der passenden Geraden abweicht. Definiert als das Verhältnis der maximalen Abweichung zwischen der tatsächlichen Kennlinie und der Anpassungslinie über den gesamten Skalenbereich zum vollen Skalenausgang.
2. Empfindlichkeit: Die Empfindlichkeit ist ein wichtiger Indikator für die statischen Eigenschaften eines Sensors. Es ist definiert als das Verhältnis des Inkrements des Ausgangs zum entsprechenden Inkrement des Eingangs, das das Inkrement verursacht hat. S wird verwendet, um die Empfindlichkeit anzuzeigen.
3. Hysterese: Das Phänomen, dass die Eingangs- und Ausgangskennlinien des Sensors beim Wechsel der Eingangsgröße von klein nach groß (positiver Hub) und der Eingangsgröße von groß nach klein (Rückwärtshub) nicht übereinstimmen. Bei Eingangssignalen gleicher Größe sind die Ausgangssignale des Vorwärts- und Rückwärtshubs des Sensors nicht gleich, und dieser Unterschied wird als Hysteresedifferenz bezeichnet.
4. Wiederholbarkeit: Die Wiederholbarkeit bezieht sich auf den Grad der Inkonsistenz der vom Sensor erhaltenen Kennlinien, wenn die Eingangsgröße den Skalenendwert mehrmals in die gleiche Richtung ändert.
5. Drift: Die Drift des Sensors bezieht sich auf die Änderung der Ausgabe des Sensors im Laufe der Zeit, während die Eingabemenge gleich bleibt, was als Drift bezeichnet wird. Es gibt zwei Gründe für die Drift: Zum einen sind es die Strukturparameter des Sensors selbst; Der zweite Faktor ist die Umgebung (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.).
6. Auflösung: Wenn der Eingang des Sensors langsam von einem Wert ungleich Null ansteigt, ändert sich der Ausgang nach Überschreiten eines bestimmten Inkrements merklich. Dieses Eingangsinkrement wird als Auflösung des Sensors bezeichnet, dh als minimales Eingangsinkrement.
7. Schwellenwert: Wenn der Eingang des Sensors langsam von einem Nullwert ansteigt, ändert sich der Ausgang nach Erreichen eines bestimmten Werts sichtbar, und dieser Eingangswert wird als Schwellenspannung des Sensors bezeichnet.
Sensordynamik
Die sogenannten dynamischen Eigenschaften beziehen sich auf die Eigenschaften des Ausgangs des Sensors, wenn sich der Eingang ändert. In der Praxis werden die dynamischen Eigenschaften eines Sensors häufig durch seine Reaktion auf ein Standardeingangssignal ausgedrückt. Dies liegt daran, dass die Reaktion des Sensors auf das Standardeingangssignal experimentell leicht zu ermitteln ist und eine bestimmte Beziehung zwischen seiner Reaktion auf das Standardeingangssignal und seiner Reaktion auf ein beliebiges Eingangssignal besteht. Die am häufigsten verwendeten Standardeingangssignale sind Schrittsignal und Sinussignal, sodass die dynamischen Eigenschaften des Sensors auch in Sprungantwort und Frequenzgang ausgedrückt werden.
Linearität
Typischerweise ist die tatsächliche Ausgabe der statischen Kennlinie des Sensors eine Kurve und keine gerade Linie. In der Praxis wird häufig eine Anpassungsgerade verwendet, um die tatsächliche Kennlinie anzunähern, damit das Messgerät einen einheitlichen Skalenwert aufweist. Die Linearität (Nichtlinearitätsfehler) ist ein Leistungsindex dieser Näherung.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine passende Linie auszuwählen. Als Anpassungslinie wird beispielsweise die theoretische Gerade verwendet, die durch den Nulleingang und den Vollausschlagspunkt verbunden ist. Oder die theoretische Gerade mit der kleinsten Summe der Quadrate der Abweichungen von jedem Punkt auf der Kennlinie wird als Anpassungslinie verwendet, und diese Anpassungslinie wird als Anpassungslinie der kleinsten Quadrate bezeichnet.
Empfindlichkeit
Die Empfindlichkeit bezieht sich auf das Verhältnis der Änderung des Ausgangssignals △y zur Änderung des Eingangsbetrags △x im stationären Betrieb des Sensors.
Es handelt sich um die Steigung der Ausgangs-Eingangs-Kennlinie. Besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Ausgang und Eingang des Sensors, dann ist die Empfindlichkeit S eine Konstante. Andernfalls variiert es je nach Eingabemenge.
Die Dimension der Sensitivität ist das Verhältnis der Dimension des Outputs zur Inputgröße. Wenn sich beispielsweise die Ausgangsspannung eines Wegsensors um 1 mm und die Ausgangsspannung um 200 mV ändert, sollte seine Empfindlichkeit mit 200 mV/mm ausgedrückt werden.
Wenn die Ausgangs- und Eingangsabmessungen des Sensors gleich sind, kann die Empfindlichkeit als Vergrößerung verstanden werden.
Die erhöhte Empfindlichkeit führt zu einer hohen Messgenauigkeit. Allerdings gilt: Je höher die Empfindlichkeit, desto enger der Messbereich und desto schlechter die Stabilität.
Auflösung
Unter Auflösung versteht man die Fähigkeit eines Sensors, die kleinste gemessene Änderung wahrzunehmen. Das heißt, wenn sich die Eingabe langsam von einem Wert ungleich Null ändert. Wenn der Eingangsänderungswert einen bestimmten Wert nicht überschreitet, ändert sich der Ausgang des Sensors nicht, d. h. der Sensor kann die Änderung dieses Eingangs nicht erkennen. Seine Ausgabe ändert sich nur, wenn sich die Eingabe stärker als die Auflösung ändert.
Im Allgemeinen ist die Auflösung des Sensors nicht an jedem Punkt im Vollausschlagsbereich gleich, daher wird häufig die maximale Änderung der Eingangsgröße als Maß verwendet, die dazu führen kann, dass sich der Ausgang im Vollausschlagsbereich stufenweise ändert der Auflösung. Diese Kennzahlen werden als Auflösungen als Prozentsatz des Gesamtbereichs bezeichnet. Die Auflösung korreliert negativ mit der Stabilität des Sensors.