传感与检测技术课件：ch3-传感器与检测技术基础.ppt

传感与检测技术是现代工业和科学研究中不可或缺的一部分，它涉及到传感器的设计、性能分析以及测量系统的构建。本课件主要探讨了传感器与检测系统的基础，包括传感器的数学模型、静态特性和动态特性，以及如何改善其性能和进行标定。 传感器的数学模型是描述传感器输出与输入之间关系的理论框架。理想的传感器应该对特定输入量敏感，输出只与该输入量有关，且两者之间呈稳定、线性的关系。然而，实际中由于环境因素、材料性能等影响，传感器的输出往往会出现非线性、迟滞、蠕变等问题。工程上，我们通过模拟试验建立近似的数学模型，如静态模型和动态模型，以便分析和优化。 静态模型是研究传感器在输入量稳定时的输入输出关系，通常简化为线性或非线性方程。线性模型便于理论分析和计算，但在实际应用中，传感器往往表现出非线性行为，这可能是由结构设计、误差因素或外部干扰引起的。为了量化这种非线性，引入了线性度的概念，即实际特性曲线与理想直线的偏离程度，通过拟合直线的方法（如理想直线法、端点法、最小二乘法、最佳直线法）来评估非线性误差。 动态模型则关注输入量随时间变化时系统的响应，通常采用微分方程、传递函数或频率响应函数来描述。动态分析对于快速变化的输入至关重要，因为静态特性好的传感器可能无法准确捕捉快速变化的输入。传递函数是描述系统动态特性的重要工具，它只依赖于系统内部参数，不受输入信号和初始状态影响，可以通过实验测定。 改善传感器与检测系统性能的措施包括优化设计、非线性补偿、误差校正和标定等。标定是确定传感器真实输出与理论输出之间关系的过程，它有助于减少测量误差，提高测量精度。 总结来说，传感与检测技术的核心在于理解传感器的数学模型，分析其静态和动态特性，并通过各种方法改进其性能。这包括了对线性度的评估，动态模型的建立，以及系统标定的实施，这些都是确保传感器在实际应用中能够提供准确、可靠的测量数据的关键步骤。