CN103743428A - 传感器动态特性检测平台、检测系统以及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种传感器动态特性检测平台，包括：检测装置，包括：水平检测台、滑轮、单摆以及滑块；滑块放置在水平检测台上，水平检测台设有阻挡件阻挡滑块；滑轮安装在水平检测台上；单摆包括摆线和摆件，摆线通过滑轮连接滑块、摆件；采集装置，用于获取传感信号；以及处理装置，用于将传感信号与预设的参考信号进行对比，并判断传感信号是否准确。上述传感器动态特性检测平台，通过单摆、滑轮、滑块、水平检测台和采集装置这些简单的部件组成实验装置，结构简单，可对传感器的动态特性进行良好评定。

Description

传感器动态特性检测平台、检测系统以及检测方法

技术领域

本发明涉及试验装置，特别是涉及传感器的动态特性检测装置及检测方法。

背景技术

传感器用于将被测非电量转换成便于处理和传输的电信号，其所感知的信息对整个工控系统有着直接的影响。目前应用中并无相应平台或技术对工程使用前的传感器的动态特性进行检测和分析，而是直接将传感器嵌入到工控系统中通过实际控制的效果对传感器的性能进行在线评估。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够对传感器的动态特性进行检测的平台。

一种传感器动态特性检测平台，包括：检测装置，包括：水平检测台、滑轮、单摆以及滑块；所述滑块放置在所述水平检测台上，所述水平检测台设有阻挡件阻挡所述滑块；所述滑轮安装在所述水平检测台上；所述单摆包括摆线和摆件，所述摆线通过所述滑轮连接所述滑块、所述摆件；采集装置，用于采集传感信号；以及处理装置，用于将所述传感信号与预设的参考信号进行对比，并判断所述传感信号是否准确。

在其中一个实施例中，传感信号为压力传感信号，角度传感信号以及角速度传感信号的至少一种。

在其中一个实施例中，若传感信号为所述压力传感信号，所述参考信号为压力参考信号F，

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2}),$

其中，m为所述摆件质量，g为重力加速度，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；若所述传感信号为所述角度传感信号，所述参考信号为角度参考信号θ；

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L},$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；若所述传感信号为所述角速度传感信号，则所述参考信号为角速度参考信号θ′；

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L},$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度。

也有必要提供一种传感器动态特性检测系统，包括：检测装置，包括：水平检测台、滑轮、单摆以及滑块；所述滑块放置在所述水平检测台上，所述水平检测台设有阻挡件阻挡所述滑块；所述滑轮安装在所述水平检测台上；所述单摆包括摆线和摆件，所述摆线通过所述滑轮连接所述滑块和摆件；传感装置，设置于所述检测装置中；采集装置，与所述传感装置电连接，用于采集所述传感装置的传感信号；以及处理装置，用于将所述传感信号与预设的参考信号进行对比，并判断所述传感信号是否准确。

在其中一个实施例中，传感装置包括压力传感器、角度传感器以及角速度传感器的至少一种，若所述传感装置包括所述压力传感器，则所述压力传感器安装在所述阻挡件与所述滑块之间；若所述传感装置包括所述角度传感器或所述角速度传感器，则所述角度传感器或所述角速度传感器安装在所述摆件上。

在其中一个实施例中，若传感器为所述压力传感器，则所述传感信号为压力传感信号，所述参考信号为压力参考信号F；

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2}),$

其中，m为所述摆件质量，g为重力加速度，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；若所述传感装置为所述角度传感器，则所述传感信号为角度传感信号，所述参考信号为角度参考信号θ；

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L},$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；若所述传感装置为所述角速度传感器，则所述传感信号为角速度传感信号，所述参考传感信号为角速度参考信号θ′；

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L},$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度。

还有必要提出一种传感器动态特性检测方法，包括：设置检测装置，包括：在水平检测台上放置滑块，并设置阻挡所述滑块的阻挡件；将滑轮安装在所述水平检测台上，将单摆的摆线连接所述滑块，所述单摆的摆件通过所述滑轮由所述水平检测台垂下；在所述检测装置中安装传感装置；使所述单摆做往返摆动运动，采集所述传感装置的传感信号；将所述传感信号与预设的参考信号进行对比，检测所述传感器动态特性是否准确。

在其中一个实施例中，在所述检测装置中安装传感装置包括安装压力传感器、角度传感器以及角速度传感器的至少一种传感器。

在其中一个实施例中，传感器包括所述压力传感器时，所述在所述检测装置中安装传感装置安装传感器具体为：将所述压力传感器安装在所述阻挡件与所述滑块之间；所述传感器包括所述角度传感器或所述角速度传感器时，所述安装传感器具体为：将所述角度传感器或所述角速度传感器安装在所述单摆的摆件上。

在其中一个实施例中，若在所述检测装置中安装传感装置包括安装所述压力传感器时，所述参考信号为压力参考信号F，所述压力参考信号F通过以下算法设置：

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2}),$

其中，m为所述摆件质量，g为重力加速度，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；若所述在所述检测装置中安装传感器包括安装所述角度传感器时，所述参考信号为角度参考信号θ，所述角度参考信号θ通过以下算法设置：

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L},$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；若所述在所述检测装置中安装传感器为安装所述角速度传感器时，所述参考信号为角速度参考信号θ′，所述角速度参考信号θ′通过以下算法设置：

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L},$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度。

上述传感器动态特性检测平台，通过单摆、滑轮、滑块、水平检测台和采集装置这些简单的部件组成实验装置，结构简单，可对传感器的动态特性进行良好评定。

此外，上述传感器动态特性检测平台可同时对角度传感器、角速度传感器以及压力传感器三种传感器同时进行动态特性检测，具有较高的适用性和检测效率。

附图说明

图1为本发明提出的传感器动态特性检测平台结构示意图；

图2为图1中的检测装置的结构立体图；

图3为本发明提出的传感器动态特性检测系统结构示意图；

图4为图3中的传感器动态特性检测系统的结构立体图；

图5为本发明提出的传感器动态特性检测方法流程示意图；

图6为图5中的一种实施例中传感器动态特性检测方法流程示意图；

图7为图5中的另一种实施例中传感器动态特性检测方法流程示意图。

具体实施方式

本发明提出一种传感器动态特性检测平台，如图1～图2所示，包括检测装置100，采集装置200以及处理装置300。

检测装置100，包括水平检测台110、滑轮120、单摆130以及滑块140。具体地，如图2所示，滑块140放置在水平检测台110上，水平检测台110靠近边缘处设置有一阻挡件111，用于防止滑块140掉落水平检测台110。滑轮120安装在水平检测台110上，轮体伸出水平检测台110。单摆130包括摆线131和摆件132两部分，摆线131通过滑轮120连接摆件132和滑块140，使摆件132在水平检测台110边自由垂下。

采集装置200，用于获取传感信号。具体地，采集装置200可以是示波器、计算机等设备，当检测平台安装了待测传感器时，采集装置200获取被测传感器输出的传感信号，并将该传感信号输送至处理装置300处。

处理装置300，与采集装置200电连接，工作时接收由采集装置200传输的传感信号，并与预先设置的参考信号进行对比，检测传感信号是否准确。

本发明提出的传感器动态特性检测平台，仅需使用单摆、滑块、水平平台、滑块等简单部件组合成实验装置，与示波器等数据采集装置配备使用即可完成对传感器的动态性能评估，结构简单、成本低且有效，借助评估结果可以对传感器的性能是否达到工程需求进行提前判断，降低相关工程开发风险以及提高开发效率。

在一实施例中，传感信号包括压力传感信号、角度传感信号以及角速度传感信号的至少一种。

本实施例中，当被测传感器为压力传感器时，将被测压力传感器安装在水平检测台110上的阻挡件111以及滑块140之间。单摆130通过滑轮120，将竖直方向的拉力改变成水平的拉力，作用在滑块140上，滑块140由于单摆重力作用挤压压力传感器，从而使压力传感器产生传感信号。由于滑块140与水平检测台110接触面比较光滑，摩擦力较小，可以忽略不计，因此压力传感器产生的传感信号可以用于指示实际拉力变化情况。再将采集到的压力传感信号与预设的参考信号进行对比，从而对被测压力传感器的检测准确度进行评估。

当被测传感器为角度传感器或角速度传感器时，将被测角度传感器或角速度传感器安装在摆件132上。提供一个外力使单摆130开始做往返摆动运动，运动过程中角度和角速度不断变化，利用安装在摆件132上的待测角度传感器或角速度传感器实时检测摆线角度或角速度的变化，转化成电信号输入至采集装置200中。将采集到的角度传感信号或角速度传感信号与预设的参考信号进行对比，从而对被测角度传感器或角速度传感器的检测准确度进行评估。

可理解地，本实施例中，也可通过电磁铁装置，将摆件预先吸住，实验开始时断电使得电磁铁失去磁性，摆件132脱离并自由往返摆动。设置电磁铁装置可以避免摆件132沿椭圆形轨迹摆动，保证检测准确性，同时较易测量摆件132的初始位置。

进一步地，预设的参考信号根据传感信号的种类对应设置。

提供一个初始外力使单摆130做小角度偏角的往返摆动运动，优选地偏角小于10°。此时根据单摆130摆动运动周期、半径、摆动幅度，以及平台内各部件的参数，通过算法计算出参考信号值，将采集到的实际测量值与参考信号值进行对比，借助数学分析工具进行动态特性的分析。

具体地，由于单摆130偏角较小，摆件132的运动可以看成简谐运动，此时单摆130的运动周期T为：

$T=2\mathrm{\π}\sqrt{\left(\frac{L}{g}\right)}$

其中L为摆件132至滑轮120之间的摆线长度，优选地该段摆线长度超过1米；g为重力加速度。在一个实施例中，在单摆130摆动区域旁设置红外探测器。当单摆130摆经红外探测器位置时阻挡红外线，红外探测器信号记录下一个中断处，通过测量信号中断处间的时间间隔可以计算出单摆130的运动周期T。

此时摆件132简谐运动的角速度ω为：

$\mathrm{\ω}=\frac{1}{T}=\left(\frac{1}{2\mathrm{\π}}\right)\sqrt{\frac{g}{L}}$

根据简谐运动特征，摆件132偏离平衡点的位移X为：

X=Asin(ωt+Φ)

其中A为运动的幅值，即摆件132偏离平衡位置的最大值；Φ为初始时刻摆件132的初始相位，当摆件132初始位置在于简谐运动幅值处时，Φ的值为π/2。

因此，在一个实施例中，当传感信号包括角度传感信号时，参考信号包括角度参考信号θ：

$\mathrm{\θ}\≈\frac{x}{L}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

在一个实施例中，当传感信号包括角速度传感信号时，参考信号包括角速度参考信号θ′：

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

在一个实施例中，当传感信号包括压力传感信号时，参考信号包括压力参考信号F：

$F\≈\mathrm{mg}\cos \mathrm{\θ}=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2})$

通过以上分析，得出参考信号的函数，都是随时间变化的周期函数。在小角度偏角下，上述的参考信号可以近似等价于角度、角速度和摆线真实拉力的周期变化。因此可通过对采集装置200上所采集的被测传感器实际测量值的周期变化情况，对比上述参考值，来对被测传感器的性能进行评估。

此外，在一实施例中，传感器动态检测平台还包括真空外壳。检测装置100安装在真空外壳内部，保证实验环境处于真空条件下，以消除单摆130在空气中的阻力影响，减少实验结果的误差。

以下结合一具体实施例说明本发明提出的传感器动态特性检测平台工作过程。

如上预先设置好传感器动态特性检测平台，并将被测压力传感器、角度传感器和角速度传感器安装在检测装置100中，其中压力传感器安装在阻挡件111和滑块140之间，用于检测摆线131的拉力；角度传感器与角速度传感器安装在摆件132上，用于检测摆件132的偏移角度和角速度。

提供初始外力使单摆130做偏角小于10°的往返摆动运动，在单摆自由摆动过程中通过采集装置200实时被测压力传感器、角度传感器和角速度传感器的实际测量值，另一方面处理装置300根据通过算法计算出的预设压力参考信号、角度参考信号以及角速度参考信号的动态函数，与实际测量值进行对比，根据对比结果对被测压力传感器、角度传感器和角速度传感器的动态特性进行评估。

本发明提出的传感器动态特性检测平台，利用单摆130的往返摆动运动的周期性，相当于多次测量，减少了测量误差，同时检测动态特性相对于静态测量能更准确地对传感器的性能进行评估。

本发明还提出一种传感器动态特性检测系统，如图3～4所示，包括检测装置500，传感装置600，采集装置700以及处理装置800。

具体地，如图4所示，检测装置500，包括水平检测台510、滑轮520、单摆530以及滑块540。具体地，滑块540放置在水平检测台510上，水平检测台510靠近边缘处设置有一阻挡件511，用于防止滑块540掉落水平检测台510。滑轮520安装在水平检测台510上，轮体伸出水平检测台510。单摆530包括摆线531和摆件532两部分，摆线531通过滑轮520连接摆件532和滑块540，使摆件532在水平检测台510边自由垂下。

传感装置600，设置于检测装置500中。具体地，传感装置600采集检测装置中的实际测量值，并输出电信号至采集装置700中。

采集装置700，与传感装置600和处理装置800电连接，用于采集传感信号。具体地，采集装置700可以是示波器、计算机等设备。工作时采集装置700获取传感装置600输出的传感信号，并将该传感信号输送至处理装置800，以便处理装置800对传感信号进行进一步处理。

处理装置800，与采集装置700电连接，工作时接收由采集装置700传输的传感信号，并与预先设置的参考信号进行对比，检测传感信号是否准确。

本发明提出的传感器动态特性检测系统，仅使用单摆、滑块等简单部件即组合成实验装置，与示波器等数据采集装置配备使用即可完成对传感器的动态性能评估，结构简单、成本低且有效，借助评估结果可以对传感器的动态检测性能进行判断，降低相关工程开发风险以及提高开发效率。

在一个实施例中，传感装置600包括压力传感器610、角度传感器620以及角速度传感器630的至少一种。

本实施例中，当传感装置包括压力传感器610时，压力传感器610安装在阻挡件511与滑块540之间。

具体地，单摆530通过滑轮520，将竖直方向的拉力改变成水平的拉力，作用在滑块540上，滑块540由于单摆重力作用挤压压力传感器610，从而使压力传感器610产生传感信号。由于滑块540与水平检测台510接触面比较光滑，摩擦力较小，可以忽略不计，因此压力传感器610产生的传感信号可以用于指示实际摆线531拉力变化情况。再将采集到的压力传感信号与预设的参考信号进行对比，从而对压力传感器610的检测准确度进行评估。

进一步地，使摆件532做偏角小于10°的往返摆动运动，此时处理装置700中预设的压力参考信号F通过以下算法计算得出：

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2})$

其中，m为摆件532的质量，g为重力加速度，A为摆件532的摆动幅度，ω等于摆件532的运动周期的倒数，t为时间，Φ为摆件532的初始相位，L为摆件532至滑轮520之间的摆线531长度。压力参考信号F为时间t的周期函数，

本实施例中，当传感装置包括角度传感器620或角速度传感器630时，角度传感器62或角速度传感器630安装在摆件532上。

具体地，提供一个外力使单摆530开始做往返摆动运动，运动过程中角度和角速度不断变化，利用安装在摆件532上的角度传感器620或角速度传感器630实时检测摆线531角度或角速度的变化，转化成电信号输入至采集装置700中。将采集到的角度传感信号或角速度传感信号与预设的参考信号进行对比，从而对角度传感器620或角速度传感器630的检测准确度进行评估。

可理解地，也可通过电磁铁装置，将摆件预先吸住，检测开始时断电，摆件532脱离失去磁性的电磁铁并自由往返摆动。设置电磁铁装置可以避免摆件532沿椭圆形轨迹摆动，保证检测准确性，同时较易测量摆件532的初始位置。

进一步地，使摆件532做偏角小于10°的往返摆动运动，此时处理装置中预设的参考信号包括角度参考信号θ或角速度参考信号θ′，角度参考信号θ和角速度参考信号θ′通过以下算法计算得出：

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为摆件532摆动幅度，ω等于摆件532的运动周期的倒数，t为时间，Φ为摆件532的初始相位，L为摆件532至滑轮520之间的摆线531长度。

特别地，在单摆530摆动区域旁设置一个红外探测器，当单摆530摆经红外探测器位置时阻挡红外线，红外探测器信号记录下一个信号中断处，通过测量信号中断处间的时间间隔可以计算出单摆530的运动周期，从而推算出ω。

传感器动态特性检测系统利用单摆530的往返摆动运动的周期性，相当于多次测量，减少了测量误差，同时检测动态特性相对于静态测量能更准确地对传感器的性能进行评估。

在一个实施例中，传感器动态检测系统还包括真空外壳。检测装置500和传感装置600安装在真空外壳内部，保证实验环境处于真空条件下，以消除单摆530在空气中的阻力影响，减少实验结果的误差。

本发明还提出一种传感器动态特性检测方法，如图5所示，包括：

步骤S10，设置检测装置。具体地，在水平检测台上放置滑块，并设置阻挡滑块掉落的阻挡件；将滑轮安装在水平检测台上，将单摆的摆线连接滑块，单摆的摆件通过滑轮由水平检测台垂下。

步骤S20，在检测装置中安装传感装置。具体地，传感器为被测传感器，安装在步骤S10设置好的实验装置中的设定位置。

步骤S30，使单摆做往返摆动运动，并获取传感装置的传感信号。具体地，提供一个初始外力，使得单摆做小幅度往返摆动运动，摆动偏角小于10°；也可通过电磁铁装置来吸附单摆的摆件，当检测开始时使电磁铁断电，使摆件脱离并做自由往返摆动。在单摆往返摆动过程中，利用步骤S20安装的传感器，测量设定位置的传感信息。

步骤S40，将传感信号与预设的参考信号进行对比，对传感器动态特性进行评估。具体地，利用步骤S30采集到的传感信息，与预设的参考信号值进行对比，分析实际测量值与真实值的差别，从而对传感器的动态特性有较好的评估，并可为后续调整传感器提供调整依据。

本发明提出的传感器动态特性检测方法，仅需采用单摆、滑块等简单部件即组合成实验装置，与示波器等数据采集装置配备使用即可完成对传感器的动态性能评估，方法简单有效，借助评估结果可以对传感器的动态检测性能进行判断，降低相关工程开发风险以及提高开发效率。

步骤S20中，在检测装置中安装传感器包括安装压力传感器、角度传感器以及角速度传感器的至少一种传感器。可以是仅安装压力传感器、角度传感器以及角速度传感器之中的一种传感器，也可以多种同时安装。

在一个实施例中，如图6所示，在检测装置中安装的传感器为压力传感器，步骤S20具体为：步骤S20a，将压力传感器安装在阻挡件与滑块之间。

步骤S10中设置的单摆通过滑轮将竖直方向的拉力改变成水平的拉力，作用在滑块上，滑块由于单摆拉力作用挤压压力传感器，从而使压力传感器产生传感信号。由于滑块与水平检测台接触面比较光滑，摩擦力较小，可以忽略不计，因此压力传感器产生的传感信号可以用于指示实际拉力变化情况。再采集该压力传感信号，并与预设的参考信号进行对比，从而对压力传感器的检测准确度进行评估。

进一步地，本实施例中预设的参考信号包括压力参考信号F。由于单摆做的是偏角小于10度的往返摆动运动，可以等同于简谐运动，因此压力参考信号F可以通过以下算法计算得出：

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2})$

其中，m为摆件的质量，g为重力加速度，A为摆件摆动幅度，ω等于摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为摆件的初始相位，L为摆件至滑轮之间的摆线长度。

在另一个实施例中，如图7所示，在检测装置中安装传感器为角度传感器或角速度传感器，步骤S20具体为：步骤S20b，将角度传感器或角速度传感器安装在摆件上。

单摆往返摆动过程中角度和角速度不断变化，将传感器安装在摆件上实时检测摆线角度或角速度的变化，并采集这些传感信息，通过与预设的参考信号进行对比，从而对被测角度传感器或角速度传感器的检测准确度进行评估。

进一步地，本实施例中预设的参考信号包括角度参考信号θ或角速度参考信号θ′。同样地，由于单摆做的是偏角小于10度的往返摆动运动，可以等同于简谐运动，因此角度参考信号θ或角速度参考信号θ′可以通过以下算法计算得出：

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为摆件摆动幅度，ω等于摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为摆件的初始相位，L为摆件至滑轮之间的摆线长度。

特别地，摆件运动周期可通过设置的红外检测器来获取。在摆件摆动范围旁设置红外探测器，当单摆摆经红外探测器位置时，由于单摆阻挡红外线，红外探测器记录下一个信号中断处，通过测量信号中断处间的时间间隔可以计算出单摆的运动周期，从而推算出ω。

在一个实施例中，步骤S20后还包括：将实验装置和传感装置设置于真空条件下。实验环境处于真空条件下，可以消除步骤S30下单摆在空气中的阻力影响，减少实验结果的误差。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种传感器动态特性检测平台，其特征在于，包括：

检测装置，包括：水平检测台、滑轮、单摆以及滑块；所述滑块放置在所述水平检测台上，所述水平检测台设有阻挡件阻挡所述滑块；所述滑轮安装在所述水平检测台上；所述单摆包括摆线和摆件，所述摆线通过所述滑轮连接所述滑块、所述摆件；

采集装置，用于获取传感信号；以及

处理装置，用于将所述传感信号与预设的参考信号进行对比，并判断所述传感信号是否准确。

2.根据权利要求1所述的传感器动态特性检测平台，其特征在于，所述传感信号为压力传感信号，角度传感信号以及角速度传感信号的至少一种。

3.根据权利要求2所述的传感器动态特性检测平台，其特征在于，若所述传感信号为所述压力传感信号，则所述参考信号包括压力参考信号F；

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2})$

其中，m为所述摆件质量，g为重力加速度，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；

若所述传感信号为所述角度传感信号，则所述参考信号为角度参考信号θ；

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；

若所述传感信号为所述角速度传感信号，则所述参考信号为角速度参考信号θ′；

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度。

4.一种传感器动态特性检测系统，其特征在于，包括：

检测装置，包括：水平检测台、滑轮、单摆以及滑块；所述滑块放置在所述水平检测台上，所述水平检测台设有阻挡件阻挡所述滑块；所述滑轮安装在所述水平检测台上；所述单摆包括摆线和摆件，所述摆线通过所述滑轮连接所述滑块、所述摆件；

传感装置，设置于所述检测装置中；

采集装置，与所述传感装置电连接，用于获取所述传感装置的传感信号；以及

处理装置，用于将所述传感信号与预设的参考信号进行对比，并判断所述传感信号是否准确。

5.根据权利要求4所述的传感器动态特性检测系统，其特征在于，所述传感装置包括压力传感器、角度传感器以及角速度传感器的至少一种；所述压力传感器安装在所述阻挡件与所述滑块之间；所述角度传感器和/或所述角速度传感器安装在所述摆件上。

6.根据权利要求5所述的传感器动态特性检测系统，其特征在于，若所述传感器为所述压力传感器，则所述传感信号为压力传感信号，所述参考信号为压力参考信号F；

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2})$

其中，m为所述摆件质量，g为重力加速度，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；

若所述传感装置为所述角度传感器，则所述传感信号为角度传感信号，所述参考信号为角度参考信号θ；

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；

若所述传感装置为所述角速度传感器，则所述传感信号为角速度传感信号，所述参考传感信号为角速度参考信号θ′；

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度。

7.一种传感器动态特性检测方法，包括：

设置检测装置，包括：在水平检测台上放置滑块，并设置阻挡所述滑块的阻挡件；将滑轮安装在所述水平检测台上，将单摆的摆线连接所述滑块，所述单摆的摆件通过所述滑轮由所述水平检测台垂下；

在所述检测装置中安装传感装置；

使所述单摆做往返摆动运动，获取所述传感装置的传感信号；

将所述传感信号与预设的参考信号进行对比，检测所述传感器动态特性是否准确。

8.根据权利要求7所述的传感器动态特性检测方法，其特征在于，所述在所述检测装置中安装传感装置包括安装压力传感器、角度传感器以及角速度传感器的至少一种传感器。

9.根据权利要求8所述的传感器动态特性检测方法，其特征在于，所述压力传感器安装在所述阻挡件与所述滑块之间；所述角度传感器或所述角速度传感器安装在所述单摆的摆件上。

10.根据权利要求7至9任意一项所述的传感器动态特性检测方法，其特征在于，若所述在所述检测装置中安装传感装置为安装所述压力传感器，则所述参考信号为压力参考信号F，所述压力参考信号F通过以下算法设置：

$F=\mathrm{mg}(1-\frac{{\left(A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})\right)}^2}{{4L}^2})$

其中，m为所述摆件质量，g为重力加速度，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；

若所述在所述检测装置中安装传感装置为安装所述角度传感器，则所述参考信号包括角度参考信号θ，所述角度参考信号θ通过以下算法设置：

$\mathrm{\θ}=\frac{A\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度；

若所述在所述检测装置中安装传感装置为安装所述角速度传感器，则所述参考信号为角速度参考信号θ′，所述角速度参考信号θ′通过以下算法设置：

${\mathrm{\θ}}^{\′}=\frac{\mathrm{A\ω}\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\Φ})}{L}$

其中，A为所述摆件摆动幅度，ω等于所述摆件运动周期的倒数，t为时间，Φ为所述摆件初始相位，L为所述摆件至所述滑轮之间的摆线长度。

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