一、静态特性分析
静态特性指传感器在稳定输入信号下的输出与输入关系，通常通过以下指标评估
线性度
定义：实际输出曲线与理想拟合直线之间的最大偏差与满量程输出的比值（公式：δ L= Y FSΔ max×100%）。
优化方法：常用最小二乘法拟合直线降低非线性误差，部分高精度传感器通过分段线性化补偿算法改进
灵敏度
定义：输出增量与输入增量的比值（S=ΔY/ΔX），如位移传感器灵敏度为200mV/mm
矛盾性：灵敏度越高，测量精度提升，但量程变窄且稳定性可能下降（需通过差分放大或低噪声电路设计平衡）
迟滞性
表现：正行程与反行程输出曲线不重合，差值称为迟滞差值（如压力传感器因材料弹性滞后导致0.5%误差）
改善措施：选用低弹性滞后材料（如硅基MEMS）或采用正反向校准算法
重复性
定义：同一输入方向多次测量结果的一致性，反映传感器随机误差水平
测试方法：全量程连续多次测量，计算标准差作为重复性指标
漂移
类型：包括零点漂移（无输入时输出偏移）和灵敏度漂移（温度变化导致校准曲线斜率变化）
诱因：材料老化（如热敏电阻）或环境温湿度变化（需内置温度补偿模块）
分辨力与阈值
分辨力：可检测的最小输入变化量（如光电传感器分辨力达0.01lux）
阈值：从零开始输入时，触发输出变化的临界值（如接近开关的触发距离）
二、动态特性分析
动态特性反映传感器对时变输入信号的响应能力，主要通过以下指标评估
阶跃响应
关键参数：上升时间（t r）、峰值时间（t p ）、调节时间（t s）和超调量（σ%）。
应用场景：适用于检测突变信号（如冲击力测量），要求快速响应（如压电传感器响应时间<1ms）
频率响应
带宽：传感器有效工作的频率范围，由固有频率（ω 0）和阻尼比（ξ）决定。
优化方向：二阶系统中，阻尼比取0.6-0.8可兼顾快速性和稳定性（如加速度计设计）
动态误差来源
相位延迟：高频信号下输出滞后于输入，需通过相位补偿电路修正
幅值衰减：超出带宽后信号幅值下降，需限制被测信号频率在传感器通频带内
三、综合应用场景匹配
工业自动化：优先选择高重复性（<0.1%）和抗干扰能力（如IP67防护）的传感器，如电阻应变式称重传感器
医疗设备：需高灵敏度（如生物电信号检测）和低漂移（<0.01%/h）特性，常用MEMS压力传感器
环境监测：侧重分辨力（如PM2.5传感器分辨1μg/m³）和长期稳定性（防腐蚀封装）
总结
传感器的性能指标需根据具体应用场景权衡选择：
静态精度由线性度、灵敏度主导，需结合校准技术；
动态性能取决于固有频率和阻尼比，通过模型仿真优化；
环境适应性需通过材料工艺（如陶瓷封装）和电路设计（如EMI滤波）实现
例如，汽车ABS系统需同时满足高动态响应（阶跃时间<5ms）和宽温域稳定性（-40℃~125℃），通常选用硅基压阻式压力传感器并集成温度补偿算法
