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技術(shù)文章
了解BERNSTEIN傳感器的使用特性
點(diǎn)擊次數(shù):1245 更新時(shí)間:2020-06-18 打印本頁(yè)面 返回

  所謂動(dòng)態(tài)特性,是指BERNSTEIN傳感器在輸入變化時(shí),它的輸出的特性。在實(shí)際工作中,BERNSTEIN傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)锽ERNSTEIN傳感器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得,并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系,往往知道了前者就能推定后者。常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種,所以BERNSTEIN傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。
BERNSTEIN傳感器線性度 
通常情況下,BERNSTEIN傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù),常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。
擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線;或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為小的理論直線作為擬合直線,此擬合直線稱為小二乘法擬合直線。
BERNSTEIN傳感器靈敏度 
靈敏度是指BERNSTEIN傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)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BERNSTEIN傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。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BERNSTEIN傳感器,在位移變化1mm時(shí),輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)BERNSTEIN傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí),靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高,測(cè)量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
BERNSTEIN傳感器分辨率 
分辨率是指BERNSTEIN傳感器可感受到的被測(cè)量的小變化的能力。也就是說(shuō),如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時(shí),BERNSTEIN傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化,即BERNSTEIN傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨率時(shí),其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
通常BERNSTEIN傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同,因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示,則稱為分辨率。分辨率與BERNSTEIN傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
傳感器千差萬(wàn)別,即便對(duì)于相同種類的測(cè)定量也可采用不同工作原理的傳感器,因此,要根據(jù)需要選用適宜的傳感器。
(1)BERNSTEIN傳感器測(cè)量條件
如果誤選傳感器,就會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。為此,要從系統(tǒng)總體考慮,明確使用的目的以及采用傳感器的必要性,不要采用不適宜的傳感器與不必要的傳感器。測(cè)量條件列舉如下,即測(cè)量目的,測(cè)量量的選定,測(cè)量的范圍,輸入信號(hào)的帶寬,要求的精度,測(cè)量所需要的時(shí)間,過輸入發(fā)生的頻繁程度。
(2)BERNSTEIN傳感器的性能
選用傳感器時(shí),要考慮傳感器的下述性能,即精度,穩(wěn)定性,響應(yīng)速度,模擬信號(hào)或者數(shù)字信號(hào),輸出量及其電平,被測(cè)對(duì)象特性的影響,校準(zhǔn)周期,過輸入保護(hù)。
(3)BERNSTEIN傳感器的使用條件
傳感器的使用條件即為設(shè)置的場(chǎng)所,環(huán)境(濕度、溫度、振動(dòng)等),測(cè)量的時(shí)間,與顯示器之間的信號(hào)傳輸距離,與外設(shè)的連接方式,供電電源容量。 
(4)對(duì)BERNSTEIN傳感器數(shù)量和量程的選擇
BERNSTEIN傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)(支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定)而定。一般來(lái)說(shuō),秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只BERNSTEIN傳感器,但是對(duì)于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器,一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。  
BERNSTEIN傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的大稱量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō),傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷,其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí),由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外,還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷,因此選用BERNSTEIN傳感器量程時(shí),要考慮諸多方面的因素,保證傳感器的安全和壽命。  
BERNSTEIN傳感器的特點(diǎn)包括:微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造和更新?lián)Q代,而且還可能建立新型工業(yè),從而成為21世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,已成功應(yīng)用在硅器件上做成硅壓力BERNSTEIN傳感器。
BERNSTEIN傳感器靜態(tài) 
BERNSTEIN傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào),BERNSTEIN傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān),所以它們之間的關(guān)系,即BERNSTEIN傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程,或以輸入量作橫坐標(biāo),把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征BERNSTEIN傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有:線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。
1. 線性度:指BERNSTEIN傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的大偏差值與滿量程輸出值之比。
2. 靈敏度:靈敏度是BERNSTEIN傳感器靜態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。用S表示靈敏度。
3. 遲滯:BERNSTEIN傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對(duì)于同一大小的輸入信號(hào),BERNSTEIN傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等,這個(gè)差值稱為遲滯差值。
4. 重復(fù)性:重復(fù)性是指BERNSTEIN傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時(shí),所得特性曲線不一致的程度。
5. 漂移:BERNSTEIN傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,BERNSTEIN傳感器輸出量隨著時(shí)間變化,此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面:一是BERNSTEIN傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù);二是周圍環(huán)境(如溫度、濕度等)。
6. 分辨力:當(dāng)BERNSTEIN傳感器的輸入從非零值緩慢增加時(shí),在超過某一增量后輸出發(fā)生可觀測(cè)的變化,這個(gè)輸入增量稱BERNSTEIN傳感器的分辨力,即小輸入增量。
7. 閾值:當(dāng)BERNSTEIN傳感器的輸入從零值開始緩慢增加時(shí),在達(dá)到某一值后輸出發(fā)生可觀測(cè)的變化,這個(gè)輸入值稱BERNSTEIN傳感器的閾值電壓。
 

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