帶你認(rèn)識基本的圖爾克TURCK傳感器特性參數(shù)

圖爾克TURCK傳感器的關(guān)鍵性能參數(shù)有多種，其中最為基本的特性參數(shù)有：量程、靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性、精度、分辨率、零點(diǎn)漂移、帶寬，本文將對這些參數(shù)進(jìn)行一一介紹。

每個圖爾克TURCK傳感器都有自身的測量范圍，被測量處在這個范圍內(nèi)時，傳感器的輸出信號才是有一定的準(zhǔn)確性的。

圖爾克TURCK傳感器的量程XFS、滿量程輸出值YFS、測量上限Xmax、測量下限Xmin的關(guān)系見下圖。

圖爾克TURCK傳感器的靈敏度是指其輸出變化量ΔY與輸入變化量ΔX的比值，可以用k表示。對于一個線性度非常高的傳感器來說，也可認(rèn)為等于其滿量程輸出值YFS與量程XFS的比值。

靈敏度高通常意味著傳感器的信噪比高，這將會方便信號的傳遞、調(diào)理及計算。

圖爾克TURCK傳感器的線性度又稱非線性誤差，是指傳感器的輸出與輸入之間的線性程度。理想的傳感器輸入-輸出關(guān)系應(yīng)該是呈線性的，這樣使用起來才最為方便。但實(shí)際中的傳感器都不具備這種特性，只是不同程度的接近這種線性關(guān)系。

實(shí)際中有些圖爾克TURCK傳感器的輸入-輸出關(guān)系非常接近線性，在其量程范圍內(nèi)可以直接用一條直線來擬合其輸入-輸出關(guān)系。有些傳感器則有很大的偏離，但通過進(jìn)行非線性補(bǔ)償、差動使用等方式，也可以在工作點(diǎn)附近一定的范圍內(nèi)用直線來擬合其輸入-輸出關(guān)系。

選取擬合直線的方法很多，上圖表示的是用最小二乘法求得的擬合直線，這是擬合精度最高的一種方法。實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的偏差稱之為傳感器的非線性誤差δ,其最大值與滿量程輸出值YFS的比值即為線性度γL。

當(dāng)輸入量從小變大或從大變小時，所得到的傳感器輸出曲線通常是不重合的。也就是說，對于同樣大小的輸入信號，當(dāng)傳感器處于正行程或反行程時，其輸出值是不一樣大的，會有一個差值ΔH，這種現(xiàn)象稱為傳感器的遲滯。

產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的主要原因包括圖爾克TURCK傳感器敏感元件的材料特性、機(jī)械結(jié)構(gòu)特性等，例如運(yùn)動部件的摩擦、傳動機(jī)構(gòu)間隙、磁性敏感元件的磁滯等等。

遲滯誤差γH的具體數(shù)值一般由實(shí)驗(yàn)方法得到，用正反行程最大輸出差值ΔHmax的一半對其滿量程輸出值YFS的比值來表示。

一個圖爾克TURCK傳感器即便是在工作條件不變的情況下，若其輸入量連續(xù)多次地按同一方向（從小到大或從大到?。┳鰸M量程變化，所得到的輸出曲線也是會有不同的，可以用重復(fù)性誤差γR來表示。

重復(fù)性誤差是一種隨機(jī)誤差，常用正行程或反行程中的最大偏差ΔYmax的一半對其滿量程輸出值YFS的比值來表示。

在測試測量過程中，出現(xiàn)誤差是不可避免的。誤差主要有系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差這兩種。

引起系統(tǒng)誤差的原因諸如測量原理及算法固有的誤差、儀表標(biāo)定不準(zhǔn)確、環(huán)境溫度影響、材料缺陷等，可以用準(zhǔn)確度來反映系統(tǒng)誤差的影響程度。

引起隨機(jī)誤差的原因有：傳動部件間隙、電子元件老化等，可以用精密度來反映隨機(jī)誤差的影響程度。

精度則是一種反應(yīng)系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合指標(biāo)，精度高意味著準(zhǔn)確度和精密度都高。

一種較為常用的評定傳感器精度方法是用線性度、遲滯和重復(fù)性這三項(xiàng)誤差值的方根來表示。

傳感器的分辨率代表它能探測到的輸入量變化的最小值。比如一把直尺，它的最小刻度為1mm，那么它是無法分辨出兩個長度相差小于1mm的物體的區(qū)別的。

有些采用離散計數(shù)方式工作的傳感器，例如光柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等，它們的工作原理就決定了其分辨率的大小。有些采用模擬量變化原理工作的傳感器，例如熱電偶、傾角傳感器等，它們在內(nèi)部集成了A/D功能，可以直接輸出數(shù)字信號，因此其A/D的分辨率也就限制了傳感器的分辨率。

有些采用模擬量變化原理工作的傳感器，例如電流傳感器、電渦流位移傳感器等，其輸出為模擬信號，從理論上來講它們的分辨率為無限小。但實(shí)際上，當(dāng)被測量的變化值小到一定程度時，其輸出量的變化值和噪聲是處于同一水平的，已沒有意義了，這也相當(dāng)于限制了傳感器的分辨率。

在圖爾克TURCK傳感器的輸入量恒為零的情況下，傳感器的輸出值仍然會有一定程度的小幅變化，這就是零點(diǎn)漂移。引起零點(diǎn)漂移的原因有很多，比如傳感器內(nèi)敏感元件的特性隨時間而變化、應(yīng)力釋放、元件老化、電荷泄露、環(huán)境溫度變化等。其中，環(huán)境溫度變化引起的零點(diǎn)漂移是最為常見的現(xiàn)象。

在實(shí)際應(yīng)用中，大量的被測量是時間變化的動態(tài)信號，比如電流值的變化、物體位移的變化、加速度的變化等。這就要求傳感器的輸出量不僅要能夠精確地反映被測量的大小，還要能跟得上被測量變化的快慢，這就是指傳感器的動態(tài)特性。

從傳遞函數(shù)的角度來看，大多數(shù)傳感器都可以簡化為一個一階或二階環(huán)節(jié)，因此，通?？梢杂脦拋泶蟾欧从吵銎鋭討B(tài)特性。

如下圖所示，在傳感器的帶寬范圍內(nèi)，其輸出量的幅值在一定范圍內(nèi)有個小幅變化（最大衰減為0.707）。因此，當(dāng)輸入值做正弦變化時，通常認(rèn)為輸出值是可以正確反映輸入值的，但是當(dāng)輸入值變化的頻率更高時，輸出值將會產(chǎn)生明顯的衰減，導(dǎo)致較大的測量失真。