從系統(tǒng)角度來看,一種傳感器就是一個系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)工程學理論,一個系統(tǒng)總可以用一個數(shù)學方程式或函數(shù)來描述。即用某種方程式或函數(shù)表征傳感器開關的輸出和輸入之間的關系和特性,從而用這種關系指導對傳感器的設計、制造、校正和使用。通常從傳感器的靜態(tài)輸入、輸出關系和動態(tài)輸出、輸出關系兩方面建立數(shù)學模型,有些系統(tǒng)的數(shù)學模型可以準確地用數(shù)學解析方程建立,但是有些系統(tǒng)卻難以準確地建立一個模型。在工程上,總是采用一些近似方法建立起系統(tǒng)的初步模型,然后,經(jīng)過反復模擬試驗確立系統(tǒng)的最終數(shù)學模型,這種方法同樣適用于傳感器開關數(shù)學模型的建立。下面介紹傳感器靜態(tài)和動態(tài)數(shù)學模型的一般描述方法:
靜態(tài)模型:靜態(tài)模型是指在靜態(tài)信號情況下,描述傳感器開關輸出與輸入量間關系的一種函數(shù)。如果不考慮蠕動效應和遲滯特性,傳感器的靜態(tài)模型一般可用多項式來表示。
動態(tài)模型:動態(tài)模型是指傳感器在準動態(tài)信號或動態(tài)信號作用下,描述其輸出和輸入信號的一種數(shù)學關系。動態(tài)模型通常采用微分方程、傳遞函數(shù)以及幅頻特性、相頻特性較表等來描述。
A:微分方程:絕大多數(shù)傳感器開關都屬于模擬系統(tǒng)之列。描述模擬系統(tǒng)的一般方法是采用微分方程。在實際模型建立過程中,一般采用線性時不變系統(tǒng)理論上描述傳感器的動態(tài)特性,即用線性常系統(tǒng)微分方程表示傳感器開關輸出量和輸入量之間的關系。
B:傳遞函數(shù):對于多環(huán)節(jié)串、并聯(lián)組成的傳感器開關,如果各個環(huán)節(jié)阻搞匹配適當,可忽略相互間的影響,則傳感器開關的等效傳遞函數(shù)可按代數(shù)方程求得。
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