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壓力傳感器在非常多領(lǐng)域都會(huì)有應(yīng)用,隨著科技的進(jìn)步壓力傳感器的性能也在不斷增強(qiáng),
傳感器有很多特性,所謂特性也就是傳感器所獨(dú)有的性質(zhì),壓力傳感器作為傳感器中最普遍的一種傳感器也有很多特性,壓力傳感器的特性一般可分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。?
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壓力傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào),壓力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,即壓力傳感器的靜態(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(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征壓力傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有:線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。 ?
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一、壓力傳感器的靜態(tài)特性
壓力傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào),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(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(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?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c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最大偏差值與滿量程輸出值之比。
(2)靈敏度:靈敏度是傳感器靜態(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:壓力傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g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),傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等,這個(gè)差值稱(chēng)為遲滯差值。
(4)重復(fù)性:重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí),所得特性曲線不一致的程度。
(5)漂移:傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,傳感器輸出量隨著時(shí)間變化,此現(xiàn)象稱(chēng)為漂移,產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)方面:一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù);二是周?chē)h(huán)境(如溫度、濕度等)。
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二、壓力傳感器的動(dòng)態(tài)特性
所謂動(dòng)態(tài)特性,是指壓力傳感器在輸入變化時(shí),它的輸出的特性。在實(shí)際工作中,壓力傳感器的動(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)閴毫鞲衅鲗?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。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種,所以壓力傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。
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壓力傳感器動(dòng)態(tài)性能以及補(bǔ)償:在對(duì)炮口沖擊波測(cè)試中,壓力傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)是否可以滿足測(cè)量要求顯得至關(guān)重要。通過(guò)GLS(SF)方法建立壓力傳感器的數(shù)學(xué)模型,而且由數(shù)學(xué)模型求出動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。在傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)不能滿足測(cè)量要求時(shí),必須采用零極點(diǎn)相消的方法設(shè)計(jì)出動(dòng)態(tài)補(bǔ)償濾波器,打力提高傳感器的動(dòng)態(tài)性能,最終解決了該沖擊波的測(cè)量問(wèn)題。GLS方法儀表工必須熟練掌握而且運(yùn)用。
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壓力傳感器動(dòng)態(tài)性能及補(bǔ)償:炮口沖擊波測(cè)試系統(tǒng)中,需要對(duì)沖擊波高壓信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量,沖擊波是一種高速壓力波,信號(hào)的頻帶很寬(有效帶寬約為70KHZ),信號(hào)上升一般在數(shù)ua內(nèi),而且持續(xù)時(shí)間短,所因此要求壓力傳感器的工作頻帶寬,響應(yīng)時(shí)間快??梢哉f(shuō)傳感器的動(dòng)態(tài)特性將直接影響測(cè)試系統(tǒng)功能的發(fā)揮。首先就是需要對(duì)該傳感器動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究了解,這當(dāng)中工作頻帶不能涵蓋被測(cè)量信號(hào)的有效帶寬,輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)之間存在畸變,測(cè)量結(jié)果就不可信。就需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償以減小動(dòng)態(tài)誤差。
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動(dòng)態(tài)特性,必須在它的動(dòng)態(tài)模型人手,通過(guò)動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并且用系統(tǒng)辨識(shí)的方法獲得傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,并且因此求出動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。比如動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)不能滿足測(cè)量要求,就應(yīng)該設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償濾波器,改善傳感器的動(dòng)態(tài)性能,提高整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的可靠性以及準(zhǔn)確性。對(duì)于壓力傳感器建模,從系統(tǒng)辨識(shí)理論可知,為了辨識(shí)系統(tǒng),必須要對(duì)系統(tǒng)加人足夠“豐富”的激勵(lì)信號(hào)(充分覆蓋被校傳感器的模態(tài)),激勵(lì)出傳感器的主要模態(tài),獲取傳感器的有用信息,建立相應(yīng)的輸人輸出關(guān)系。
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知道了壓力傳感器特性有助于我們更好的了解和使用壓力傳感器。在使用過(guò)程中我們也應(yīng)該了解壓力傳感器的特性這樣才能充分發(fā)揮它的性能。
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