专题十六 传感器信号的非线性校正、传感器的标定与选择（课件）-浙江省职教高考《传感器及应用》讲练测

专题十六：传感器信号的非线性校正、传感器的标定与选择 《传感器及应用》（第2版） 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 目录 常见考点： 1. 了解传感器信号的非线性特性，包括由非线性产生的原因。熟悉非线性校正的常见方法，如多项式拟合、样条插值等。理解校正曲线的求取过程及其应用。 2. 了解数字量传感器的输出特性及其非线性校正的方法。掌握使用数学模型对数字量信号进行非线性校正的基本原理和实施步骤。 3. 明确传感器标定的目的和重要性，掌握传感器标定和校准的方法，了解如何选择适当的标准装置和校准仪器进行标定与校准。 4. 了解传感器选择的基本原则和考虑因素，熟悉常见传感器类型及其适用领域。 5. 能够应用所学知识对传感器信号的非线性校正、传感器的标定与选择进行案例分析。 一.考纲解读 考试要求： 1. 理解校正曲线的求取方法，掌握模拟量非线性校正的基本原理，理解数字量非线性校正的基本过程。 2.了解传感器标定的概念和目的、了解传感器校准的目的和方法， 掌握传感器标定和校准的基本步骤。 3.掌握传感器选择的基本原则，了解传感器的种类和常见应用领域、特点和优缺点，并能根据具体测量要求选择适合的传感器。 4. 熟悉传感器的标定与选择实际应用案例。 5. 能够分析和解决传感器信号非线性校正、传感器标定与选择方面的实际问题。 一.考纲解读 易考题型： 1.简答题：解释传感器信号的非线性校正的目的和意义。掌握使用数学模型对数字量信号进行非线性校正的基本原理和实施步骤。 2.计算题：给定一个传感器的标定数据和计算出来的修正系数，计算传感器输出量程和需要的分辨率等物理量的值。 3.应用题：根据具体场景，运用所学知识解决与传感器信号的非线性校正、传感器的标定与选择相关的问题，例如根据具体测量要求选择适合的传感器、使用标准装置进行校准等。 一.考纲解读 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 1. 校正曲线的求取 当已知变换器的输出特性时，可以求出相应的校正特性。一个简单的处理办法就是先把校正环节的电压增益看作1，在已知的非线性特性的最大、最小值之间连一条直线，然后以此直线为对称轴，作非线性特性的镜像，则此镜像为所需的校正特性。 2.模拟量的非线性校正 根据传感器的非线性特性，作出校正特性曲线后，将校正特性曲线y=f(x)用多条有限的折线来逼近，然后根据各转折点x；和各段折线的斜率来设计校正电路。设计校正电路需要有非线性元件或利用某元件的非线性区域，例如磁性材料的饱和区，晶体管的截止、饱和特性，二极管的截止、饱和特性等。目前，最常用的是利用二极管组成非线性电阻网络来产生折点，并与运算放大器组成校正放大电路。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 3.数字量非线性校正 非线性校正装置也可以放置在A/D转换之后，过去这些数字量的线性化都是采用硬件处 理技术来实现的。硬件处理的一种方法是采用非线性A/D转换器，它利用A/D转换器的转换机理有意识地造成其某种非线性，以补偿传感器的非线性。目前已有集成化产品，它结构紧凑，转换精度高，使用方便。 采用软件实现数据线性化，一般有三种方法：计算法、查表法和插值法。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 4.传感器的标定与校准 用试验方法确定传感器性能参数的过程称为标定。传感器的标定应在其使用条件相似的环境状态下进行，并将传感器所配用的滤波器、放大器及电缆等和传感器连接后一起标定。标定时应按照传感器规定的安装条件进行安装。传感器的标定分静态标定和动态标定。 1）静态标定 静态标定就是输入已知标准非电量，测出传感器的输出，给出标定曲线、标定方程和标定常数，计算灵敏度、线性度、迟滞等传感器的静态特性指标。 2）动态标定 动态标定是通过确定其线性工作范围(用同一频率不同幅值的正弦信号输入传感器测量其输出)、频率响应函数、幅频特性和相频特性曲线、阶跃响应曲线来确定传感器的频率响应范围、幅值误差、时间常数、阻尼比、固有频率等动态特性指标。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 5.选择传感器时应考虑的条件 (1)与测量条件有关的因素与测量条件有关的因素有：测量的目的，被测量的选择，测量范围，输入信号的幅值、频带宽度，精度要求，测量所需要的时间。 (2)与传感器有关的技术指标与传感器有关的技术指标有精度、稳定度、响应特性、模拟量与数字量，输出幅值、对被测物体产生的负载效应、校正周期、超标准过大的输入信号保护。 (3)与使用环境条件有关的因素与使用环境条件有关的因素有：安装现场条件及情况，环境条件(湿度、温度、振动等)，信号传输距离，现场所需