从系统角度来看,一种传感器就是一个系统。根据系统工程学理论,一个系统总可以用一个数学方程式或函数来描述。即用某种方程式或函数表征传感器开关的输出和输入之间的关系和特性,从而用这种关系指导对传感器的设计、制造、校正和使用。通常从传感器的静态输入、输出关系和动态输出、输出关系两方面建立数学模型,有些系统的数学模型可以准确地用数学解析方程建立,但是有些系统却难以准确地建立一个模型。在工程上,总是采用一些近似方法建立起系统的初步模型,然后,经过反复模拟试验确立系统的最终数学模型,这种方法同样适用于传感器开关数学模型的建立。下面介绍传感器静态和动态数学模型的一般描述方法:
静态模型:静态模型是指在静态信号情况下,描述传感器开关输出与输入量间关系的一种函数。如果不考虑蠕动效应和迟滞特性,传感器的静态模型一般可用多项式来表示。
动态模型:动态模型是指传感器在准动态信号或动态信号作用下,描述其输出和输入信号的一种数学关系。动态模型通常采用微分方程、传递函数以及幅频特性、相频特性较表等来描述。
A:微分方程:绝大多数传感器开关都属于模拟系统之列。描述模拟系统的一般方法是采用微分方程。在实际模型建立过程中,一般采用线性时不变系统理论上描述传感器的动态特性,即用线性常系统微分方程表示传感器开关输出量和输入量之间的关系。
B:传递函数:对于多环节串、并联组成的传感器开关,如果各个环节阻搞匹配适当,可忽略相互间的影响,则传感器开关的等效传递函数可按代数方程求得。
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