传感器定义和分类

传感器定义和分类2023/1/131.3.1.传感器的定义

传感器的定义

能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

(1)敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的其他量。如压力膜盒：将压力转换为位移量。(2)转换元件也称传感元件，它将敏感元件的输出量转换成电参量再输出。如电容式、电感式、应变式、光纤式。(3)转换电路将转换元件输出的电参量转换为电流、电压、频率量。敏感元件转换元件转换电路辅助电源传感器组成框图被测量

非电量电参量电量2023/1/131.3.2传感器的分类

1.按物理量分类：位移、力、速度、温度、流量、气体成分等。2.按工作原理分类：电阻、电容、电感、压电、霍尔、光电、热电偶等。3.按输出信号的性质分类：开关量（开/关、高电平/低电平）、模拟量（0~20mA、4~20mA、±5V、±10V）、数字量（代码）等。2023/1/131.4传感器的静态特性传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。传感器的静态特性:测量范围(量程)灵敏度分辩力线性度迟滞重复性漂移

2023/1/13测量范围（量程）测量范围是指在正常的工作条件下，传感器能够测量的被测量量值的总范围。通常以测量范围的下限值和上限值来表示。如测温计的测量范围是-50~+300℃。

2023/1/131.4.2灵敏度与分辩力灵敏度传感器输出变化量Δy与引起该变化的输入变化量Δx之比用S表示。

S=Δy/Δx

它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，灵敏度S值越大，表示传感器越灵敏。分辨力传感器能检测到的最小的输入增量。可以用绝对变量值表示，也可用与满量程的相对值表示（％）。在输入零点附近的分辨力称为阈值。图传感器的灵敏度2023/1/13线性度线性度用来表示实际特性曲线与拟合曲线之间的最大偏差Δym与满量程输出Yfs的百分比来表示，即传感器的输入输出关系一般可表示为YfsΔymyxy---输出量x---输入量a0---零点输出a1---灵敏度a2、a3…an---非线性系数2023/1/13理论拟合拟合曲线是传感器的理论特性，满量程时误差最大。YfsΔymyx非线性误差较小。yYfsΔymx过零旋转拟合较简单，误差较大。YfsΔymyx过端点拟合误差平方和最小。YfsΔymyx最小二乘法拟合2023/1/13最小二乘法拟合由校准数据{xi,yi}，计算最小二乘法的直线拟合系数a、k，

y=a+kx使各点误差的平方和：

为最小，得到：

2023/1/131.4.4迟滞（回程误差）传感器在正行程(输入量增大)和反行程(输入量减小)中，输入输出曲线不重合称为迟滞。一般以满量程输出的百分数表示，即：YfsΔy

Hmaxyx2023/1/131.4.5重复性传感器在输入按同一方向作全量程多次变动时，所得特性曲线不一致的程度。一般以满量程输出的百分数表示，即：xYFSΔy

Rmaxy2023/1/131.4.6稳定性及环境影响稳定性与输出漂移 传感器在长时间工作情况下，输入量不变而输出量却在发生变化。也称为输出漂移。 在零点附近的输出漂移被称为零点漂移。 测试时，将传感器的输出调到某一特定点读取其输出值，间隔一定的时间再读取其输出值，两次输出值差即为稳定性误差。温度稳定性（温度漂移） 影响传感器稳定性的主要因素是温度。由外界温度变化引起的输出变化称为温度漂移，每℃产生的输出变化量又称为温度漂移系数。其他影响稳定性的因素 传感器的输出还可能受到电源电压、机械振动和冲击、潮湿、电磁干扰等影响。2023/1/13可靠性与平均无故障时间可靠性传感器只有在规定的条件和规定的期间内才是可靠的。失效率是指某一产品每单位时间或周期的失效数与保持完好的产品数之比λ。平均无故障时间（MTBF）可靠性可以用平均无故障时间（MTBF)表示，失效率λ的倒数值就是平均无故障时间（MTBF),MTBF=m=1/λ例如：在1000小时内对50台传感器进行测试，有2台失效，假定失效率不变，试计算失效率和MTBF。

λ＝2(台）/50(台)/1000(小时)＝40（次故