光栅传感器计算公式

传感器计算题详解

《传感器与传感器技术》计算题 解题指导（供参考） 第1章 传感器的一般特性 1-5 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F ?S ）为50~10=40(mV) 可能出现的最大误差为： ?m ＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为： %4%10021408.01=??=γ %16%10081 408 .02=??=γ 1-6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 （1） T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中，y 为输出电压，V ；T 为输入温度，℃。 （2） x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。 解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K =1.5?10-5/3=0.5?10-5(V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K =9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 1-7 设用一个时间常数τ=0.1s 的一阶传感器检测系统测量输入为x (t )=sin4t +0.2sin40t 的信号，试求其输出y (t )的表达式。设静态灵敏度K =1。 解 根据叠加性，输出y (t )为x 1(t )=sin4t 和x 2(t )= 0.2sin40t 单独作用时响应y 1(t )和y 2(t )的叠加，即y (t )= y 1(t )+ y 2(t )。 由频率响应特性：

JJG 860—94压力传感器(静态)检定规程

压力传感器（静态）检定规程 JJG 860—94 本规程主要起草人：许新民（航空工业总公司第304研究所） 郭春山（中国计量科学研究院） 张首君（中国计量科学研究院） 参加起草人：陈景文（航空工业总公司第304研究所） 目次 一概述 二技术要求 三检定条件 四检定项目和检定方法 五检定结果处理和检定周期 附录1 压力传感器检定记录格式 附录2 检定证书内容格式（1） 附录3 检定证书内容格式（2） 压力传感器（静态）检定规程 本检定规程适用于新制造、使用中和修理后的压力传感器的静态检定。 一概述 压力传感器是一种能感受压力，并按照一定的规律将压力转换成可用输出信号（一般为电信号）的器件或装置，通常由压力敏感元件和转换元件组成。 按压力测试的不同类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器等。 二技术要求 1压力传感器的准确度等级和允许基本误差应符合表1规定。 表1 2压力传感器的配套应完整，外观不应有影响计量性能的锈蚀和损伤。各部件应装配牢固，不应有松动，脱焊或接触不良等现象。 3压力传感器在外壳上或外壳的铭牌上应清楚地标明其型号和编号。压力传感器的名称、

测量范围、准确度等级、制造厂家、制造日期及工作电源可在外壳或铭牌上标明，或在相应的技术文件中说明。 4差压传感器的高压（＋）和低压（－）接嘴应有明确的永久性标志。 5压力传感器的电源端和信号输出端应有明确的区别标志。 6重复性误差。压力传感器的重复性误差不得大于允许基本误差的绝对值。 7回程误差。压力传感器的回程误差不得大于允许基本误差的绝对值。 8线性误差。压力传感器的线性误差的绝对值不得大于允许基本误差的绝对值。非线性压力传感器对此不作要求。 三检定条件 9 压力标准器 压力标准器选择的基本原则是其基本误差的绝对值应小于被检压力传感器基本误差绝对值的1／3。准确度等级为0.05级的压力传感器允许采用一等标准器（±0.02%）作为压力标准器。 压力标准器可选用工作基准活塞式压力计、工作基准微压计、标准活塞式压力计、标准活塞式压力真空计、气体活塞式压力计、标准浮球式压力计、标准液体压力计、补偿式微压计、数字式压力计、精密压力表及其他相应准确度等级的压力计量标准器。 10 检定设备 10.1激励电源。激励电源应按压力传感器要求配套，除非压力传感器对激励电源稳定性无特殊要求，否则其稳定度应为被检压力传感器允许基本误差绝对值的1／5～1／10，可选用精密稳压电源、稳流电源、干电池或蓄电池等。 10.2读数记录装置。检定压力传感器用的读数记录装置基本误差的绝对值应小于被检压力传感器允许基本误差绝对值的1／5～1／10，可选用数字式电压表、数字式频率计、电流表等。 10.3其他设备。真空计、数字式气压计（或标准气压表）、温度计、湿度计、精密电阻箱等。 10.4与压力标准器配套使用的加压（或抽空）系统应在示值检定范围内连续可调。 11 环境条件 11.1检定时的环境温度视被检压力传感器的准确度等级而定，应符合下列要求： 0.01、0.02级20±1℃ 0.05级20±2℃ 0.1、0.2、0.5级20±3℃ 其他等级20±5℃ 11.2检定前，压力传感器应在检定的环境温度下放置2h以上，方可进行检定。 11.3相对湿度：小于80% 大气压力：86～106kPa 四检定项目和检定方法 12 外观检查 12.1使用中的压力传感器应有前次检定证书，新制造的或修理后的压力传感器应有出厂合格证书。 12.2检查压力传感器的外观应符合本规程第2～5条要求。

传感器计算题答案

计算题 1 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。 （1） T y dt dy 5105.1330 -?=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。 （2） x y dt dy 6.92.44 .1=+ 式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。 解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)， K=1.5′10-5/3=0.5′10-5(V/℃)； (2) τ=1.4/4.2=1/3(s)， K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。 2 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即 x y dt dy dt y d 10 1032 2100.111025.2100.3?=?+?+ 式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。试求其固 有振荡频率ωn 和阻尼比ζ。 解: 由题给微分方程可得 ()()s rad n /105.11/1025.25 10 ?=?= ω 01 .01 1025.22100.310 3 =????= ξ 3 已知某二阶传感器系统的固有频率f 0=10kHz ，阻尼比ζ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。 解：由f 0=10kHz ，根据二阶传感器误差公式，有 ()[]() % n n 31411 2 2 2 2≤-ωωξ+ωω-= γ ()[]() 069 1031411 22 2 2 2..n n =≤ωωξ+ωω- 将ζ=0.1代入，整理得

传感器的标定与校准

标定与校准的概念 新研制或生产的传感器需要对其技术性能进行全面的检定，以确定其基本的静、动态特性，包括灵敏度、重复性、非线性、迟滞、精度及固有频率等。 例如，对于一个压电式压力传感器，在受力后将输出电荷信号，即压力信号经传感器转换为电荷信号。但是，究竟多大压力能使传感器产生多少电荷呢？换句话说，我们测出了一定大小的电荷信号，但它所表示的加在传感器上的压力是多大呢？ 这个问题只靠传感器本身是无法确定的，必须依靠专用的标准设备来确定传感器的输入――输出转换关系，这个过程就称为标定。简单地说，利用标准器具对传感器进行标度的过程称为标定。具体到压电式压力传感器来说，我们用专用的标定设备，如活塞式压力计，产生一个大小已知的标准力，作用在传感器上，传感器将输出一个相应的电荷信号，这时，再用精度已知的标准检测设备测量这个电荷信号，得到电荷信号的大小，由此得到一组输入――输出关系，这样的一系列过程就是对压电式压力传感器的标定过程，如图1-19所示。 图1-19 压电式压力传感器输入――输出关系 校准在某种程度上说也是一种标定，它是指传感器在经过一段时间储存或使用后，需要对其进行复测，以检测传感器的基本性能是否发生变化，判断它是否可以继续使用。因此，校准是指传感器在使用中或存储后进行的性能复测。在校准过程中，传感器的某些指标发生了变化，应对其进行修正。 标定与校准在本质上是相同的，校准实际上就是再次的标定，因此，下面都以标定为例作介绍。 1．7．2 标定的基本方法 标定的基本方法是，利用标准设备产生已知的非电量(如标准力、位移、压力等)，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器的输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。例如，上述的压电式压力传感器，利用标准设备产生已知大小的标准压力，输入传感器后，得到相应的输出信号，这样就可以得到其标定曲线，根据标定曲线确定拟合直线，可作为测量的依据，如图1-20所示。

GPS接收机灵敏度解析

1 GPS接收机的灵敏度定义 随着GPS应用范围的不断扩展，对GPS接收机的灵敏度要求也越来越高，高灵敏度的接收性能可以令接收机在室内或其它卫星信号较弱的场景下仍然能够实现定位和跟踪，大大拓展了GPS的使用范围。 作为GPS接收机最为重要的性能指标之一，高灵敏度一直是各个GPS接收模块孜孜以求的目标。对于GPS接收系统而言，灵敏度指标包括多个场景下的指标，分别为：跟踪灵敏度、冷启动灵敏度、温启动灵敏度。目前业界已经可以实现跟踪灵敏度在-160dBm以下，冷启动灵敏度和温启动灵敏度也分别可以达到-145dBm和-158dBm以下，其中冷启动灵敏度和温启动灵敏度分别表示的是在两种不同场景下的捕获灵敏度。 GPS接收机首先需要完成对卫星信号的捕捉，完成捕捉所需要的最低信号强度为捕捉灵敏度；在捕捉之后能够维持对卫星信号跟踪所需要的最低信号强度为跟踪灵敏度。 2 GPS接收模块的灵敏度性能分析 从系统级的观点来看，GPS接收机的灵敏度主要由两个方面决定：一是接收机前端整个信号通路的增益及噪声性能，二是基带部分的算法性能。其中，接收机前端决定了接收信号到达基带部分时的信噪比，而基带算法则决定了解调、捕捉、跟踪过程所能容忍的最小信噪比。 2.1接收机前端电路性能对灵敏度的影响 GPS信号是从距地面20000km的LEO（Low Earth Orbit，低轨道卫星）卫星上发送到地面上来的，其L1频段（f L1=1575.42MHz）自由空间衰减为： （1） 按照GPS系统设计指标，L1频段的C/A码信号的发射EIRP（Effective Isotropic Radiated Power，有效通量密度）为P=478.63W（26.8dBw）([1][2])，若大气层衰减为A=2.0dB，则GPS系统L1频段C/A码信号到达地面的强度为： （2） GPS ICD（Interface Control Document，接口控制文档）文件（[3]）中给出的GPS系统L1频段C/A码信号强度最小值为-160dBw，和上述结果一致。在实际场景中，由于卫星仰角的不同、以及受树木、建筑物等的遮挡，L1频段 C/A信号到达地面的强度可能会低于-160dBw。

传感器几个必须掌握的公式

Ｅ ＝ 应变 Ｓ Ｆ ＝ 应力 径向应变 轴向应变： ＝１ Ｅ Ｅ 桥： 全 ２ 电桥： 双臂 电桥： 电桥的输出电压：单臂 ２ σ ε σ με ε με ε ε ε - = ? = ? ? = ? = = ? = = ? = - r r L L K R R U K E R R U K E R R U E E , 10 / / 4 / 6 4 ε K R R= ?/

） ＋ － － （ ４ ＵＫ ＝ Ｕ 电桥的和差特性： ４ ３ ２ １ ０ ε ε ε ε ) ( 4 4 3 2 1 0R R R R R R R R U U ? + ? - ? - ? =

二、几个名词 ?传感器 ?静态特性（线性度、灵敏度、回程误差、稳定性、漂移、重复性、分辨力） ?动态特性 ?电阻应变效应 ?压电效应（正、逆压电效应） ?霍尔效应 ?光电效应（外光电效应、内光电效应（光电导效应、光生伏特效应） ?热电效应三、几个常见物理量的测量方法?位移：电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、霍尔传感器?转速：电容式传感器、磁电式传感器、霍尔传感器、光电式传感器、电涡流传感器?加速度：电阻应变式传感器、差动变压器式传感器、压电式传感器、电容式传感器?力：电阻应变式、压电式传感器、电容式传感器、电感式传感器 ?温度：热电偶、热电阻、热敏电阻 四、几个问题 ?传感器的组成、作用？ ?传感器的分类？ ?传感器的静态特性指标、动态特性指标？ ?改善传感器性能（非线性）的途径有哪些？（差 动连接的原理和作用） ?电阻应变式传感器测力的基本原理？ ?电桥电路的特点？ ?电感式传感器、电容式传感器的后续测量电路？ ?热电偶测温的基本原理、基本定律？ ?内外光电效应对应的元器件？ 1传感器：国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成” 2静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。 (1) 线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。 (2) 灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，显然，灵敏度S 值越大，表示传感器越灵敏. (3) 迟滞：传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 (4) 重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。 (5) 漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度(一般为20℃)时的输出值的变化量与温度变化量之比。 (6) 分辨率和阈值(resolution and threshold) 传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。对于某些传感器，如电位器式传感器，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。对于数字式仪表，分辨力就是仪表指示值的最后一位数字所代表的值。当被测量的变化量小于分辨力时，数字式仪表的最后一位数不变，仍指示原值。当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。 阈值是指能使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。有的传感器在零位附近有严重的非线性，形成所谓“死区”(dead band)，则将死区的大小作为阈值；更多情况下，阈值主要取决于传感器噪声的

手机侧边压力传感器校准方法与制作流程

本技术公开了一种手机侧边压力传感器校准方法，该方法通过按压两个传感器中间的点，获取两个传感器端的压力值，以此为基础，把相邻两个压力传感器的校准系数比例关系，再根据相邻压力传感器的比例关系，最终得到所有传感器间的比例关系，通过该比例关系进行压力传感器的校准。通过本技术可以在没有专业校准设备的情况下，获得各传感器的相对校准系数，由此实现快速、准确地校准。 技术要求 1.一种手机侧边压力传感器校准方法，其特征在于该方法通过按压两个传感器中间的点，获取两个传感器端的压力值，以此为基础，把相邻两个压力传感器的校准系数比例关 系，再根据相邻压力传感器的比例关系，最终得到所有传感器间的比例关系，通过该比 例关系进行压力传感器的校准。 2.如权利要求1所述的手机侧边压力传感器校准方法，其特征在于该方法包括如下步骤： 101、启动校准功能后，用户按压第一传感器和第二传感器中间位置201，分别读出四个 压力传感器的信号值为A1，A2，A3，A4； 102、按压第二传感器和第三传感器中间位置202得到B1，B2，B3，B4；

103、按压第三传感器和第四传感器中间位置203，等到C1，C2，C3，C4； 104、计算，获取各传感器的相对校准系数。 105、然后通过相对校准系数，可以精确获知用户按压了什么位置，以此进行校准。 3.如权利要求2所述的手机侧边压力传感器校准方法，其特征在于所述104步骤中，利用公式P1＝R1*A1，其中P1为传感器1处的压力值，R1为传感器101的校准系数，A1为传感器101输出的信号量； 当按压两个传感器中间位置201时，传感器101与102感受到的压力值是相同的即： P1＝P2R1*A1＝R2*A2R2＝R1*A1/A2 依此类推： 当按压两个传感器中间位置202时，P2＝P3R2*B2＝R3*B3R3＝R2*B2/B3 当按压两个传感器中间位置203时，P3＝P4R3*C3＝R4*C4R4＝P3*C3/C4 由于测定按压位置的识别只有两个通道间的压力比例相关，与压力大小无关。 因此我们可以设定R1为1.0，则: R1＝1.0； R2＝A1/A2； R3＝(A1/A2)*(B2/B3)； R4＝(A1/A2)*(B2/B3)*(C3/C4)。 技术说明书 一种手机侧边压力传感器校准方法 技术领域

工程中模态灵敏度的计算方法

工程中模态灵敏度的计算方法 灵敏度即求导信息，它是一种度量，是一种评价由于设计变量或参数的改变而引起结构特性变化的变化程度的方法。系统的灵敏度分析的主要目的是确定设计参数变更时，系统响应、特征值及特征向量等发生的变化率，因此通过灵敏度分析可得到为实现最优化所需要的设计导数。它是当前力学和结构工程领域的主要研究方向之一。例如在结构优化、可靠性评估及结构控制等工程领域，灵敏度信息即是一个主要的先决条件，通常依据灵敏度性态来确定对优化目标及状态变量影响较大的设计参数，利用程序可自动选择灵敏度高的参数进行操作。在结构系统的模型修正时，基于设计参数及矩阵元素的修正算法，可以使用无阻尼实模态的正交归一化条件作为约束求解修正量，目前也有一些文献在使用复模态的正交归一化条件来设计修正算法，这些算法经常使用各种模态参数的灵敏度信息参与修正量的求解。当前，结构安全性检测有时也依赖灵敏度信息来确定结构是否出现损伤、损伤的位置及损伤的严重程度等。 1 阻尼与模态 依据结构阻尼的性质可将振动系统分为无阻尼、比例阻尼及一般粘性阻尼三种情况。在应用灵敏度分析的相关领域中，各种阻尼情况下的模态分析是其重要的基础。 无阻尼情况下的模态被称为实模态或纯模态，特征方程的根比较容易依据方程（λ2M+K）x=0的特征值问题求解，这种问

题在数学意义上称为广义特征问题，得到实频率-ω2r=λ2r及相对应的实模态。当比例阻尼矩阵满足方程C=αM+βK （α，β 为实常数）时，比例阻尼系统具有复频率λ2r，并满足【1】 且与无阻尼系统具有相等的实模态向量。可见比例阻尼系统的数值计算量远低于一般的粘性阻尼系统。当系统的阻尼近似为一般粘性阻尼时，系统的极点与模态都是复值的，系统的特征问题为（λ2M+λC+K）x=0。这不是一般意义上的特征问题，为了将系统特征问题转化为数学意义上的特征问题，即实值矩阵的一般特征问题，常将系统方程转入状态空间形式，第一种常见的状态方程形式为Ay+By=0，其中【2】 这种类型的状态矩阵总也不是对称的，导致它的右状态向量系总也不是内部正交的，还必须要求M-1存在。但是，它的优点是振动系统的特征问题转化为一般矩阵 A 的特征问题，而不是第一种的广义特征问题。在使用两种状态方程的状态向量正交关系时，必须格外注意它们与系统的左右模态之间的关系，以及考虑系统性质矩阵是否对称等，否则极易得到错误的结论。讨论状态向量的正交性及灵敏度问题的意义在于2N 维状态向量的前N 维恰为原振动系统的模

《传感器与检测技术》第二版部分计算题解答

第一章 传感器与检测技术概论 作业与思考题 1．某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由减至，求该仪器的灵敏度。 依题意： 已知X 1=4.5mm ； X 2=5.5mm ； Y 1=； Y 2= 求：S ； 解：根据式（1-3） 有：15 .45.55.35.21212-=--=--=??=X X Y Y X Y S V/mm 答：该仪器的灵敏度为-1V/mm 。 2．某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：铂电阻温度传感器：Ω/℃；电桥：Ω；放大器：100（放大倍数）；笔式记录仪：0.1cm/V 求：（1）测温系统的总灵敏度；（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。所对应的温度变化值。 依题意： 已知S 1=Ω/℃； S 2=Ω； S 3=100； S 4=0.1cm/V ； ΔT=4cm 求：S ；ΔT 解：检测系统的方框图如下： （3分） （1）S=S 1×S 2×S 3×S 4=××100×=（cm/℃） （2）因为：T L S ??= 所以：29.114035.04==?=?S L T （℃） 答：该测温系统总的灵敏度为0.035cm/℃；记录笔尖位移4cm 时，对应温度变化114.29℃。 3．有三台测温仪表，量程均为0_600℃，引用误差分别为%、%和%，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过%，选哪台仪表合理 依题意， 已知：R=600℃； δ1=%； δ2=%； δ3=%； L=500℃； γM =% 求：γM1 γM2 γM3 解：

（1）根据公式（1-21）%100??=R δ 这三台仪表的最大绝对误差为： 0.15%5.26001=?=?m ℃ 0.12%0.26002=?=?m ℃ 0.9%5.16003=?=?m ℃ （2）根据公式（1-19）%100L 0 ??=γ 该三台仪表在500℃时的最大相对误差为： %75.2%10050015%10011=?=??= L m m γ %4.2%100500 12%10012=?=??=L m m γ %25.2%1005009%10013=?=??= L m m γ 可见，使用级的仪表最合理。 原因是，即满足了仪表误差要求，又不浪费精度指标。 答：使用级的仪表最合理。原因是，即满足了仪表误差要求，有不浪费精度指标。 第二章 电阻式传感器技术 作业与思考题 5．电阻应变片阻值为100Ω，灵敏系数K ＝2，沿纵向粘贴于直径为0.05m 的圆形钢柱 表面，钢材的E=2X1011N/m 2，μ=。求钢柱受10t 拉力作用时，应变片的相对变化量。又若 应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少 依题意： 已知：F=10*103kgf ； E=2X1011N/m 2； R=100Ω； K=2； μ=； r=0.05m 求：ΔL/L ，ΔR/R 。 解： 1）由于圆形钢柱截面积为： 23221085.705.014.3m r S -?=?==π 2）所以钢柱受10t 拉力作用时，其拉应变为：

灵敏度表示与计算

灵敏度表示与计算 灵敏度表示与计算 灵敏度是表征电声换能能力的一个指标，其定义是在单位声压作用下的输出电压或电功率。可见，随着单位和负载的不同，可能有多种不同的表示方法。常见的有开路灵敏度和有载灵敏度两种。所谓开路灵敏度系指在单位声压作用下输出的电动势。换句话说，当话筒(MIC 微音器传声器)的输出端处与开路状态时，若作用在振膜上的声压为P，测得的电压为V，则开路灵敏度。 E=V/P 常用的单位为豪伏/微巴。如果以分贝（dB）表示，开路灵敏度：E（dB）=20lgV/P-20lgV(0)/P(0)分贝 必须特别加以注意的是，当以分贝表示话筒(麦克风MIC 微音 器传声器)的开路灵敏度时，必须注明其基准值。 有载灵敏度又称灵敏度的功率表示法。它是指在单位声压作用下，在传声器输出端的额定负载上输出的电功率。通常规定额定负载为600欧姆。 在上述定义中，都涉及声压的测量问题。如果采用的是声场中某点的声压值，则称为声场灵敏度；如果取实际作用在话筒(麦克风MIC 微音器传声器)振膜上的声压值，则称为声场灵敏度；如果取实际作

用在传声器振膜上的声压值，得出的则是声压灵敏度。在实际使用中，除非另有说明，通常说明书上给出的是声场灵敏度。 简易远距离无线调频传声器电路 寻求一种发射距离远、拾音灵敏度高、长时间工作不跑频、调试简单易制作，且成本低廉的无线是很多爱好者迫切希望的。本文介绍的单管远距离无线调频传声器即具备以上特点。 由于发射用的环形L1兼作振荡，该天线内流动的是与振荡频率同步谐振的高频电流，所以始终处于最佳发射状态。经实践，在空矿地发射距离大约100～150m（用的是TOLY1781袖珍，该机天线加长至时所能达到的接收距离）。相比之下，在工作电压、工作电流和发射频率同等的情况，L1换成普通螺旋线圈，振荡集电极接上一只5pF电容至长的拉杆天线作发射实验，前后两种发射方式的发射距离几乎相当，证明该内藏式环形天线兼作振荡线圈时的发射效率是相当高的。 内藏式环形天线采用长度160mm，1mm的漆包线制成金属圆环或方框形，嵌入机壳内。调节电容C3，使发射频率落入88～ 108MHz之间，以便用调频收音机接收。当电压在～2V之间变化时，长时间工作，本发射频率稳定不变。电池电压时，整机工作电流约。调试时，手不要靠近环形天线，安放时不要靠近金属物，以免影响振荡频率和发射距离。

传感器计算题目总结答案

传感器计算题目总结答案

传感器计算题目总结 第二章 1 一光电管与5k Ω电阻串联，若光电管的灵敏度为30μA/lm，试计算当输出电压为2V 时的入射光通量。 解：外光电效应所产生的电压为L L o R K IR U ?== R L 负载电阻，I 光电流，?入射光通量。K 光电管的灵敏 度，单位A/lm 。 入射光通量为lm KR U L o 13.135000 10 3026 =??= =-? 2 光敏二极管的光照特性曲线和应用电路如图所示，图 中l 为反相器，R L 为20kΩ，求光照度为多少lx 时U o 为高电平。【DD i V U 2 1 <】 解：当反相器的输入i U 满足翻转条件DD i V U 2 1<时，反相器 翻转，o U 为高电平。现图中标明V U DD 5=，所以i U 必须小于 2.5V ，o U 才能翻转为高电平。由于光敏二极管的伏安特性十分平坦，所以可以近似地用欧姆定律来计算φ I 与o U 的

关系。 ()DD L DD V R I V 2 1 <- φ mA A R V V I L DD DD 125.010125.010205.252133 =?=?-=->-φ 从图中可以看出光敏二极管的光照特性是线性的，所以根据比例运算得到mA I 125.0=φ 时的光照度0 E 3 .03000 125.00=E 所以lx E 1250125.03 .03000 =?= 即光照度E 必须大于 lx E 12500=时o U 才为高电平。 第四章 1 一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。 2 将一支灵敏度为0.08mv/0C 的热电偶与电压表相连， 电压表接线端处温度为500C ，电压表读数为60 mv ，求热电偶热端温度？

温度压力计的标定算法及软件实现

本文由ｚｈａｎｇｙｕｆｅｉ＿１２３贡献 ｄｏｃ１。 温度压力计的标定算法及软件实现 １．引言　存　储式井温压力计是一种高精度、高分辨率的井下温度和压力测试系统。它可　以完成对井下温度和压力情况的长时间持续监测，尤其适用于测试油井流压、静　压和压力　恢复的任务中。但是国内存储试压力计的大都采用最小二乘法标定仪　器，精确度不高，万分之　５　也很难达到。本文从压力计的标定算法入手，采用离　散点数据逼近的　原理，利用更高次的数值逼近的算法，提高压力计的测量精度。　２．存储式井温压力计简介　存储式井温压力计系统（以后简称压力计系统）可以相对独立的分为硬件系统和　软件系统两部分。　软硬件系统之间是基于特定的通讯协议并通过串口进行数据　交换。　软件系统负责标定硬件系统，对硬件系统设置参数，读取硬件采集的数据并进行　数据解释处理。串口通讯程序是整个软件的最底层，数据处理、图形绘制和仪器　标定都是通过它与硬件仪器交换数据的，这段程序与通讯协议有关。　硬件系统工作于井下，由　ＰＩＣ　单片机芯片控制压力、温度传感器采样数据，并将　数据存储于存储芯片中或直接发送给软件系统，　该单片机的程序严格按照通讯协　议编写，与软件系统的串口通讯程序进行互操作。　在　数据处理过程中有下列名词。测量数据就是原始数据，是直接由硬件仪器采　集的通过二进制转化为十进制的计数值数据。工程数据，就是将原始数据带入一　定的公式　计算后，得到的与原始数据对应的一个数据。标准数据则是在标定过　程中使用的，如标准压力，标准温度等。在数据处理过程中，我们测量的工程数　据都是标准数据　的逼近值。　３．压力计系统的数据处理公式　仪器采集的数据是原始数据，原始数据向工程数据的转化是软件的主要任务，转　化过程利用数学公式表示为：　Ｖｅ　＝　ｆ　（Ｖｏ　）　表示原始值；　表示工程值；　（　）表示函数关系式。　通过实验数据来确定上述公式的函数关系式　ｆ（）的过程就是仪器标定的过程。将　试井中测量的原始数据利用函数关系式　ｆ（）计算出工程数据的过程就是数据解　释的过程。　通常温度传感器的稳定性比较好，受外界干扰的因素少，通过实验温度原始数据　与工程数据的对应关系满足线性关系。　Ｖｔｅ　＝　Ｋ　＊　（Ｖｔｏ　？　Ｂ）　（公式　１）　根据上述公式，试验只需要从试验数据中选取两组值，即可计算出关系式中的常　数系数　Ｋ　和　Ｂ　得值。因此对温度的标定非常简单。　压　力的标定是比较复杂的。由于压力传感器的一般采用电气特性的设计原理，　不管采用电位器的特性，还是电阻应变片的特性，在高温下，都会随温度的升高　而使恒定　的压力在经过传感器采集后产生飘移，这就是温飘现象。这种现象的　存在，如果不对其进行补偿，肯定会影响到压力测量的准确度以及精度。 表　１　中的数据是已实现的标定软件在标定过程中记录的测量数据，　首行首列都是　标定用到的标准数据，表中为试验采集的测量数据。表中数据可以看出压力传感　器采　集的数据受到温度的影响，产生温飘现象。所以在计算压力工程值的过程　中必须考虑到温度对工程值的影响，需要温度对其进行补偿。　利用离散数据的最佳平方逼近理论，　当　（　是未知数的个数，　是参与运算的向　量的维数）时的最佳平方逼近公式：　温度值　Ｃ）　３０．００００　（。　压力（ＭＰａ）　频率　１　（ＫＨｚ）　０．００００　２．００５２　５．００００　２．１１０３　１０．００００　２．２２０３　２０．００００　２．４３８７　３０．００００　２．６５６０　４０．００００　２．８７４０　５０．００００　３．０９１０　５５．００００　３．２０００　６０．００００　３．３０８０　表　１　压力标定实验数据表　５０．００００　频率　２　（ＫＨｚ）　１．９９６０　２．１０３７　２．０２１３３　２．４３２５　２．６５２７　２．８７１８　３．０９１０　３．２００８　３．３１００　８０．００００　频率　３　（ＫＨｚ）　１．９７９０　２．０８９２　２．２００７　２．４２３８　２．６４７５　２．８６９７　３．０９３８　３．２０５０　３．３１５８　１００．００００　频率　４　（ＫＨｚ）　１．９６６７　２．０７８２　２．１９１５　２．４１７０　２．６４３２　２．８６８３　３．０９４２　３．２０６７　３．３１９０　１２０．００００　频率　５　（ＫＨｚ）　１．９５５０　２．０６７０　２．１８１２　２．４１００　２．６３９０　２．８６６５　３．０９５７　３．２０９５　３．３２３２ 利用矩阵的运算可以计算出系数 的值。最后得出： ，　就是压力值　Ｙ　的最佳平方逼近。因此在压力数据处理中，测量并利用公式　２　计算　出的　值来近似表示标准的压力值，因此公式中　的取值越接近　，　对　Ｙ　的逼近程 度越高，但同时对逼近离散点之间的值的逼近有一定的负面影响，因此　的取值　应该综合考虑这方面的影响。而标定的过程就是利用公式　２　确定　系数的过程。　４．

电阻应变式传感器灵敏度特性的研究

电阻应变式传感器灵敏度特性的研究 实验内容： 1.按下图将金属箔式应变片电阻接成单臂电桥电路，测量灵敏度/S V W =??。 图 （一） 2.按下图将金属箔式应变片电阻接成半桥电桥电路，测量灵敏度/S V W =??。 图（二） 3.按下图将金属箔式应变片电阻接成全桥电桥电路，测量灵敏度/S V W =??。

图（三） 4.比较以上三种电路的灵敏度之间的关系。 实验步骤： 1.检查导线有无断路导线的变化会不会引起电压表示数的变化。 2.对差动放大器进行调零。 3.按图（一）所示接好单臂电桥电路，接通主、副电源。 4.调节W D使电路平衡（输出电压U0=0）。 5.在托盘上逐次增加一个砝码，并记下每次输出电压的读数，直到砝码全部加完。 6.在托盘上逐次减少一个砝码，并记下每次输出电压的读数，直到砝码全部减完。 7.拆掉接线，按图（二）连成半桥电路，重复4、5、6步操作. 8.拆掉接线，按图（三）连成全桥电路，重复4、5、6步操作. 9.9.作V-W关系曲线，计算三种电路的灵敏度S，并比较。 数据处理： 一、单臂电桥：

（1）所测数据如下表： 作输出电压与锁甲中午之间的关系图：

由图可知：v/kg 610.0=增 s ，v/kg 605.0=减s 。 v/kg 608.02 s =+=减增s s 分析：由图可知，砝码增加时的灵敏度比砝码减少时的灵敏度高。在读取减砝码时的数据时发现，砝码越少，数据与加砝码时差别越大，原因可能是由于旧机器使用时间长，设备老化，在拿掉砝码时，应变片的形变没有彻底恢复到放砝码前，仍有较大形变。 二、半桥电路 （1）所测数据如下： （2）作输出电压与锁甲中午之间的关系图：

压力传感器标定与校准

压力传感器检定： 1.静态检定 2.动态检定 我们把压力传感器的特性分成两类静态特性和动态特性。压力传感器静态特性的 主要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性、精度、温度漂移和零点漂移等等。一般 我们校准压力传感器都是校准其静态特性，这是因为我们将压力传感器理想化，认为 其固有频率相当大而且本身无阻尼，这时压力传感器的静态特性和动态特性是一样的。然而在被测压力随时间变化的情况下，压力传感器的输出能否追随输入压力的快速变 化是一个很重要的问题。有的压力传感器尽管其静态特性非常好，但由于不能很好地 追随输入压力的快速变化而导致严重的误差，有时甚至出现高达百分之百的动态误差。所以我们必须要进行压力传感器动态特性的校准，认真分析其动态响应特性。压力传 感器动态特性可以用它的上升时间、固有频率、幅频特性、相频特性等参数来描述。 迟滞e H：正行程与反行程之间的曲线的不重合度； 线性度e L（非线性误差）：输入输出校准曲线（实际）与选定的拟合直线之间的吻合程度； 重复性e R：正行程或反行程曲线多次测量时曲线的一致程度；

置信系数a=2（95.4%）或a=3（99.73%） 贝塞尔公式 线性度、迟滞反映系统误差；重复性反映偶然误差。 误差（三者反应系统总误差）e S：e S=±√e H2+e L2+e R2 或e S=e H+e L+e R 根据检定规程一《压力传感器静态》,在校准精密线性压力传感器时给出的校准曲线有二种最小二乘直线和端点平移线。 动态检定： 1.瞬态激励法（阶跃信号激励） 2.正弦激励法（正弦信号激励） 动态检定指标、参数：频率响应、谐振频率、自振频率、阻尼比、上升时间、建立时间、过冲量、灵敏度。 正弦激励法：正弦压力信号输入法是一种间接的检定方法，即被检定的压力传感器和一个“参考”压力传感器相比较，而“参考”压力传感器具有理想的动态性能。正弦压力激励法在高频、高压时，正弦信号往往严重畸变。因此一般只能用于小压力或低频范围的检定。

接收机灵敏度计算公式

接收灵敏度的定义公式 摘要：本应用笔记论述了扩频系统灵敏度的定义以及计算数字通信接收机灵敏度的方法。本文提供了接收机灵敏度方程的逐步推导过程，还包括具体数字的实例，以便验证其数学定义。 在扩频数字通信接收机中，链路的度量参数Eb/No (每比特能量与噪声功率谱密度的比值)与达到某预期接收机灵敏度所需的射频信号功率值的关系是从标准噪声系数F的定义中推导出来的。CDMA、WCDMA蜂窝系统接收机及其它扩频系统的射频工程师可以利用推导出的接收机灵敏度方程进行设计，对于任意给定的输入信号电平，设计人员通过权衡扩频链路的预算即可确定接收机参数。 从噪声系数F推导Eb/No关系 根据定义，F是设备(单级设备，多级设备，或者是整个接收机)输入端的信噪比与这个设备输出端的信噪比的比值(图1)。因为噪声在不同的时间点以不可预见的方式变化，所以用均方信号与均方噪声之比表示信噪比(SNR)。 图1. 下面是在图1中用到的参数的定义，在灵敏度方程中也会用到它们： Sin = 可获得的输入信号功率(W) Nin = 可获得的输入热噪声功率(W) = KTBRF其中： K = 波尔兹曼常数= × 10-23 W/Hz/K， T = 290K，室温 BRF = 射频载波带宽(Hz) = 扩频系统的码片速率 Sout = 可获得的输出信号功率(W) Nout = 可获得的输出噪声功率(W) G = 设备增益(数值) F = 设备噪声系数(数值) 的定义如下： F = (Sin / Nin) / (Sout / Nout) = (Sin / Nin) ×(Nout / Sout) 用输入噪声Nin表示Nout： Nout = (F × Nin × Sout) / Sin其中Sout = G × Sin 得到： Nout = F × Nin × G

用Matlab进行最小二乘法线性拟合求传感器非线性误差灵敏度

%后面的为注释,红色部分代码需要根据实际情况更改 %最小二乘法线性拟合y=ax+b x=[0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5];%自变量 y=[191,321,442,565,686,819,930,1032,1153,1252];%因变量 xmean=mean(x);ymean=mean(y); sumx2=(x-xmean)*(x-xmean)'; sumxy=(y-ymean)*(x-xmean)'; a=sumxy/sumx2;%解出直线斜率a(即传感器灵敏度) b=ymean-a*xmean;%解出直线截距b z=((a*(x(1,10))+b-(y(1,10)))/(y(1,10)));%“10”是自变量的个数，z为非线性误差(即线性度) a b z %作图,先把原始数据点用蓝色"十"字描出来 figure plot(x,y,'+'); hold on % 用红色绘制拟合出的直线 px=linspace(0,6,50);%(linspace语法(从横坐标负轴起点0画到横坐标正轴终点6，50等分精度)) py=a*px+b; plot(px,py,'r'); 运行结果： a =236.9818 b =87.4000 另一种简单一点的方法：

%最小二乘法线性拟合y=ax+b x=[0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5];%自变量 y=[191,321,442,565,686,819,930,1032,1153,1252];%因变量p=polyfit(x,y,1); p 运行结果： p = 236.9818 87.4000

传感器的标定与校准

第14章传感器的标定与校准 ●传感器的标定与校准：通过试验，建立传感器的输出-输入特性及其误差关系。 ●传感器的标定与校准方法：标准设备产生已知非电量—输入量，测试被标定传感器相应的输出量，并与输入量比较，作出标定图表。 ●传感器的标定系统：被测非电量的标准发生器与标准测试系统；待标传感器与配接的信号调理和显示、记录器等。 静态标定——标定静态特性：灵敏度，线性度，精度，……； ●传感器的标定— 动态标定——动态特性参数（τ；ωn，ξ）测试； 动态标定信号：阶跃信号或正弦信号。 ●传感器的标定与校准的目的：保证测量的准确、统一和法制性。 §14.1 测量误差基本概念 14.1.1 测量与测量误差 1．测量 “测量是以确定量值为目的的一种操作”。这种“操作”就是测量中的比较过程——将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。实现比较的工具就是测量仪器仪表（简称仪表）。 检测是意义更为广泛的测量，它包含测量和检验的双重含义。 检测过程应包括：信息的获取——用传感器完成；信号的调理——用变送器完成；信号的显示与记录——用显示器、指示器或记录仪完成。 传感器、变送器和显示装置可统称为检测仪表，或者将传感器称为一次仪表，将变送器和显示装置称为二次仪表。 2．测量误差 检测仪表获得的测量值与被测变量的真实值之间总会存在一定的差异，这一差异称为测量误差。这就是误差公理——实验结果都具有误差，误差自始至终存在于一切科学实验的过程之中。 （1）绝对误差 绝对误差?在理论上是指测量值x与被测量的真值x i之间的差值，即 ?=x-x i(14-1) 真值x i是一理想的概念，在实际测量的条件下一般无法得到真值。通常用计量学约定真值、标准器具相对真值、多次测量平均值等作为真值，用x0表示。将式（14-1）中的真实值x i用x0来代替，则绝对误差可以表示成 ?=x-x0(14-2) 绝对误差是可正可负的，而不是误差的绝对值；绝对误差还有量纲，它的单位与被测量的单位相同。 测量误差可能由多个误差分量组成。引起测量误差的原因，通常包括：测量装置

传感器计算题目总结答案

传感器计算题目总结 第二章 1 一光电管与5k Ω电阻串联，若光电管的灵敏度为30μA/lm ，试计算当输出电压为2V 时的入射光通量。 解：外光电效应所产生的电压为L L o R K IR U ?== R L 负载电阻，I 光电流，?入射光通量。K 光电管的灵敏度，单位A/lm 。 入射光通量为lm KR U L o 13.135000 10302 6 =??== -? 2 光敏二极管的光照特性曲线和应用电路如图所示，图中l 为反相器，R L 为20k Ω， 求光照度为多少lx 时U o 为高电平。【DD i V U 2 1 <】 解：当反相器的输入i U 满足翻转条件DD i V U 2 1<时，反相器翻转，o U 为高电平。现图中标明V U DD 5=，所以i U 必须小于2.5V ，o U 才能翻转为高电平。由于光敏二极管的伏安特性十分平坦，所以可以近似地用欧姆定律来计算φI 与o U 的关系。 从图中可以看出光敏二极管的光照特性是线性的，所以根据比例运算得到 mA I 125.0=φ时的光照度0E 所以lx E 1250125.03 .03000 0=?= 即光照度E 必须大于lx E 12500=时o U 才为高电平。 第四章 1 一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。 2 将一支灵敏度为0.08mv/0C 的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为 500C ，电压表读数为60 mv ，求热电偶热端温度？

3 用一K型热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得此时的热电动势为29.186mV， 求被测的热端温度大小？ 解：Array 29.186+1.612=30.798mV 热端温度为740℃ 第五章 1 图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求： ①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω 时输出U0=?。 ②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出U0=?。 ③R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。 ④R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。 2 如图所示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏度系数k = 2.05，未受应变时R1 = 120Ω，当试件受力F 时，应变片承受平均应变ε= 8×10?4，求（1）应变片电阻变化量ΔR1和电阻相对变化量ΔR1/R1。 （2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压是多少。 3 阻值R=120Ω灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥， 供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。解： 4 如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S=4×4mm2，气隙总长度δ=0.8mm，