2.8. Насыщение
Каждый датчик имеет свой пределы рабочих характеристик. Даже если он считается линейным, при определенном уровне внешнего воздействия его выходной сигнал перестанет отвечать приведенной линейной зависимости. В этом случае говорят, что датчик вошел в зону нелинейности или в зону насыщения (рис. 2.5)
Рис. 2.5 Передаточная функция с насыщением
2.9. Воспроизводимость
Воспроизводимость - это способность датчика при соблюдении одинаковых условий выдавать идентичные результаты. Воспроизводимость результатов определяется по максимальной разности выходных значений датчика, полученных в двух циклах калибровки (рис. 2.6А). Обычно она выражается в процентах от максимального значения входного сигнала (FS):
(2.9)
Причинами плохой воспроизводимости результатов часто являются: тепловой шум, поверхностные заряды, пластичность материалов и т.д.
Рис. 2.6 А - ошибка воспроизводимости: одному и тому же выходному сигналу соответствуют разные внешние воздействия. Б - мертвая зона на передаточной функции
2.10. Мертвая зона
Мертвая зона — это нечувствительность датчика в определенном диапазоне входных сигналов (рис. 2.6Б). В пределах этой зоны выходной сигнал остается почти постоянным (часто равным нулю).
2.11.Разрешающая способность
Разрешающая способность характеризует минимальное изменение измеряемой величины, которое может почувствовать датчик. При непрерывном изменении внешнего воздействия в пределах диапазона измеряемых значений выходные сигналы датчиков не будут всегда абсолютно гладкими, даже при отсутствии шумов. На них всегда будут видны небольшие ступеньки. Особенно отчетливо это видно в потенциометрических датчиках, инфракрасных датчиках контроля территории с сетчатой маской и других устройствах, в которых выходные сигналы меняются только при определенных изменениях внешних воздействий. В дополнение к этому при преобразовании любого сигнала в цифровой код происходит его разбивка на маленькие ступеньки, каждой из которых приписывается конкретное значение. Величина изменения входного сигнала, приводящая к появлению минимальной ступеньки на выходном сигнале датчика при определенных условиях, называется его разрешающей способностью. Например, для инфракрасного датчика контроля территории можно дать следующее определение разрешающей способности: «разрешающая способность — возможность обнаружения объекта на расстоянии 5 м при его перемещении на 20 см».
2.12. Специальные характеристики
Для некоторых датчиков необходимо указывать специальные характеристики входных сигналов. Например, для детекторов освещенности такой характеристикой является его чувствительность в пределах ограниченной оптической полосы. Следовательно, для таких датчиков необходимо определять спектральные характеристики.
2.13. Выходной импеданс
Выходной импеданс Zout является характеристикой, указывающей насколько легко датчик согласовывается с электронной схемой. Сопротивление, соответствующее выходному импедансу датчика, подключаются параллельно сопротивлению, характеризующему входной импеданс электронной схемы Z , (потенциальное соединение) или последовательно с ним (токовое соединение). Оба варианта соединений показаны на рис. 2.7. Обычно входные и выходные импедансы представляются в комплексном виде, поскольку они, как правило, включают в себя активные и реактивные компоненты. Для минимизации искажений выходного сигнала датчик с токовым выходом (рис. 2.7Б) должен иметь максимально возможный выходной импеданс, а его интерфейсная схема — минимальный входной импеданс. В случае потенциального соединения (рис. 2.7А) датчику следует иметь низкий выходной импеданс, а интерфейсной схеме — высокий входной.
Рис. 2.7 Соединение датчика с интерфейсной схемой А — датчик с выходным сигналом в виде напряжения, Б — датчик с токовым выходом