传感器原理与应用技术刘爱华第二概述

同学们好！课程概述传感器基础知识应变式传感器电容式传感器电感式传感器压电式传感器热电式传感器磁敏式传感器光电式传感器其他传感器传感器与微机接口技术主要内容教学基本要求学会传感器的基础知识。掌握各类传感器的基本特性和工作原理、典型测量电路。了解各类传感器的典型应用。第1章

传感器的基本概念1.1学习传感器的重要性1.2

传感器的组成与分类1.3传感器的数学模型概述1.4传感器的基本特性1.5传感器的标定与校准1.1学习传感器的重要性传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制系统之首。因此，传感器成为感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号。所以，80年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，倍受重视。传感器技术是材料学、力学、电学、磁学、微电子学、光学、声学、化学、生物学、精密机械、仿生学、测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、乃至系统科学、人工智能、自动化技术等众多学科相互交叉的综合性高新技术密集型前沿技术，广泛应用于航空航天、兵器、信息产业、机械、电力、能源、交通、冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、环保、材料、灾害预测预防、农林渔业、食品、烟酒制造、汽车、舰船、机器人、家电、公共安全等领域。

传感器技术与通信技术、计算机技术构成信息科学技术的三大支柱。

21世纪是人类全面进入信息电子化的时代，随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们需要获得的自然信息的种类日益增加，需要信息传递的速度加快，信息处理能力增强，因此要求与此相对应的信息获取技术即传感技术必须跟上信息化发展的需要。传感器的主要应用信息处理电信电话科技测试设备控制交通控制输电系统机床机器人家用电器照相机汽车飞机船舶气象海洋环境污染医疗防火光能利用热能利用土木建筑农林机械能利用货币金融食品111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。石化企业输油管道、储油罐等压力容器的破损和泄露检测。1、自动检测与自动控制系统在汽车、机床、电机、发动机等产品出厂时，必须对其性能质量检测。图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试，工程师可以了解产品质量。汽车扭距测量机床加工精度测量2、汽车与传感器汽车需要用传感器对温度、压力、位置、距离、转速、加速度、湿度、电磁、光电、振动等进行实时准确的测量，一般需要几十种传感器。3、传类感器茂与家岗用电竭器自动饺电饭翅锅、沃吸尘纽奉器、夫空调饭器、调电子杏热水园器、症风干范器、难电熨墓斗、吧电风柳扇、屑洗衣谱机、信洗碗脾机、疏照相滚机、知电冰漂箱、骡电视繁机、惠录像摧机、策家庭默影院全自动洗衣机中的传感器：衣物重量传感器，衣质传感器，水温传感器，水质传感器，透光率光传感器(洗净度)液位传感器，电阻传感器(衣物烘干检测)。指纹传感器透光率传感器温湿度传感器温度传感器鼠标:光电位移传感器摄象头:CCD传感器声位笔:超声波传感器麦克风:电容传声器声卡:A/D卡+D/A卡软驱:速度,位置伺服PC机中爆的测超试技彻术应奸用楼宇访控制碌与安宝全防令护为使哑建筑学物成托为安闲全、伟健康狗、舒画适、冶温馨星的生植活、殃工作估环境介，并鸡能保粗证系房诚统运挂行的第经济本性和泉管理织的智欲能化东。在洲楼宇惕中应挽用了押许多寸测试蕉技术剖，如伟闯入滤监测熔、空扒气监踩测、确温度抹监测守、电手梯运虹行状北况。图示为某公司楼宇自动化系统。该系统分为：电源管理、安全监测、照明控制、空调控制、停车管理、水/废水管理和电梯监控。烟雾传感器亮度传感器人体探测器机械猛手、涨机器柱人中浅的传望感器转动/移动央位置演传感择器、划力传侵感器和、视原觉传壳感器宇、听接觉传邪感器潜、接锡近距挽离传基感器智、触育觉传垮感器聋、热剃觉传屈感器浪、嗅围觉传搏感器夜。4、传恰感器银在机跪器人葬上的箱应用机器疯狗机器私人服豪务员AG禁V自动邮送货役车超声巴波测还距传屠感器飘、判孩断建像筑物吼内人恐和物轻所在璃位置错；红救外线快色彩蚂传感驰器运主动轨扰迹和AG亿V小车携位置末识别赴；条犬形码抛传感嚼器，州货品湿识别旁。香港理工AGV模型5、传税感器耳在生残物医际学上摊的应筋用对人率体的廉健康荣状况爪进行诊断用需要榜进行弯多种嘉生理参数平的测杆量。国内认已经贷成功献地开发出椒了用么于测范量近国红外组织康血氧经参数档的检钉测仪器。迈人类增基因墨组计尊划的炸研究味也大倾大促缩慧进了尼对酶陈、免锯疫、分微生介物、宣细胞损、DN丢A、RN芒A、蛋介白质棉、嗅将觉、蓬味觉坛和体喜液组钱份以壶及血酿气、帅血压粥、血场流量演、脉挂搏等萝传感建器的楼研究衣。医学手环却产品Gr寇an畅dB奶an言d小米迫手环产品功能上市时间Nike运动健身，支持活动类型追踪，时间显示，蓝牙4.0，仅支持IOS。2013年11月三星运动监测，接收任何手机的通知信息，心率检测，2014年04月LG运动监测，心率检测，显示手机通知信息，来电提醒，高度计。2014年06月华为运监测测、睡眠监测、蓝牙耳机、收听音乐、来电显示、语音播报、蓝牙通话、时间显示。2014年06月中兴运动监测、睡眠监测和智能闹钟、来电提醒2014年07月小米运动监测，睡眠监测，免密解锁手机，电子ID。2014年07月Fu荐el怪B诊an捧d附SEGe锄ar倦F左itLi行fe巨b荷an遇dTa适lk渡B径an论d市售铁智能提手环慰产品撤还有撞：微软Fi窗tb珍it支F轻le促xMi惹sf侨itUP勒24SO辨NYbo殊ng颂2OP贩POTC模L畅玩咕咚职手环vi薄vo料fi角t36齿0儿童盐卫士运动伤监测益、睡傻眠监僻测、怖健康林监测间、智锋能提洞醒、娃安全减定位畅、手机课伴侣财、社茅交、泪运动惕数据邀云储都存、沃时间甩显示啄、电圈子ID…麦克电风、3轴加马速计封、陀呈螺仪滩、光揉线感榜应器扶、体院温计相、紫框外线婚传感按器，君电容耕传感氏器、王光学服心率炒计、GP病S、可占测量画紧张鹊程度问的皮卡肤电责反应遭探测拨器以屋及新驰增加斧的气巧压计光纤流速传感器荧光材料制作的电子鼻传感器生物酶血样分析传感器热/光电量6、传腐感器弱与航来空及筐航天飞行器：控制在预定轨道上速度、加速度、飞行距离测量周围环境、内部设备监控、本身状态陀螺枣仪、北阳光杆传感竿器、策星光卧传感钞器、践地磁价传感锯器航天7、传奔感器所与环酸境保颤护保护帆环境摊和生渗态平殊衡，委实现贩可持磨续发柿展，掘必须激进行遮大气穗监测呼和江首河湖安海水跟质检慨测，详需要弊大量迫用于妹污水检流量南、PH值、炎电导眠、浊籍度、CO悉D、BO捕D、TP、TN、矿螺物油惧、氰铃化物骗、氨兴氮、尾总氮含、总艰磷、路金属衬离子浊浓度刃特别玻是重泊金属畜离子吩浓度港以及耕风向绪、风项速、若温度映、湿技度、准工业应粉尘码、烟村尘、冒烟气迈、SO狂2、NO、O3、CO等参坝数测兰量的贞传感夺器，剥这些腿传感皂器中凉大多仍数亟掘待开页发。NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHC

C-totalCO2

COO2

HCNHClHFNH3

SO2

烟尘勇浊度辫测量8、传窜感器拉与遥睁感技显术飞机及航天飞行器：近紫外线、可见光、远红外线、微波船舶：超声波传感器微波红外接收传感器红外线分布差异矿藏埋藏地区地面9、传注感器介在军拥事技飘术领壶域的喷应用先进础的科流学技蕉术总蓝是最晶先被觉应用企于战鬼争。以坦双克、疾飞机唇、军盈舰为玻标志图的作掏战平想台是肤传统霞的主尘战兵券器，树各类慨传感见器不埋过是贝配属郊的保据障设晌施。而当蓝前由绒信息糖技术示发展倚推动钱的军皂事革堪命把继重点求从作犹战平甘台转躁向如撇何观瓜察战穴场、夸怎样攀传递们所观被察到轨的战途场情拳况、蹈怎样回运用伴那些舰性能艳优越蹲的精萌确武侄器的菊问题剖上来拥，从胳重视锄军舰谋、坦慌克和稻飞机枕转为鸦重视椅信息诉获取斗技术御和信典息获铲取装怪置的奖作用俘，传问感器伴、通苹信以铅及精教确制杨导武誓器等翻已在境战争国中至激关重戚要的搜作用穗。海湾傅战争奋中，躬伊拉罩克在椅科威舰特战妨区部重署了42寒80辆坦罪克，颗多国慎部队你只有38狐00辆坦钳克。但结晌果是烘伊拉规克的秩坦克89％被辟毁，撑而多旨国部版队的宵坦克受仅损接失20辆。这种飘悬殊暗的损任毁比障，正芦是由蹈于双豪方信稳息优堆势及无精确蚊制导偏武器犬方面驾的明涝显差把距造森成的绪。由近炊期的腾几场哨高技舌术条嚼件下晒的局穿部战煌争可底以看腹到，匆随着殊新军还事革蓝命浪期潮的明到来昌，高研度信包息化抽的武拒器平灯台已列经开姜始发质挥战浆场主滔导作优用。数字折化战取争需馒要利翻用全发方位优、多售手段斤的传成感器第系统检感知判和收蛾集战英场各清种信励息，窜对这糠些信店息进沙行判姐读、幅分析蔬、综益合与它管理沈，实期现“出传感尼器-控制偷器-武器竖”一衔体化冒。战场错生物县传感奥器不脸但能刚准确泪识别婆各种茅生化枣战剂窑，而版且可夕与计财算机宽配合染，及劳时提逼出最做佳防蒸护和易治疗悔方案列，还值可通辛过测应定炸教药、哀火箭氏推进闻剂的芬降解臣情况漫来发况现敌美人库截存弹勺药的败数量禁和位宜置，俱成为停侦察兔的有存效手络段。21世纪腰的农炕业将草是知答识密集荷、技师术密化集的狡产业虎，设施农粘业可徒以有降效提筒高农询业生产效觉益和躲增强渡抗灾共能力敢，借助温臭室及缺其配负套装流置来猎调节和控调制作制物生帮产环袋境条湖件，摆脱让自然逮制约倍，以挨达到达高产酷、高效胀、优携质。信息遇获取剪手段仓是实厦现高尿水平跌设施赛农业绪的关档键技仔术之姑一，耍设施目农业钓用传曲感器总的品洋种较告多，顷主要尤用于溉温度偷、湿滥度、寇土壤驳干燥秩度、CO初2、光笔照度们、土砌壤养党分等役参数停的测代量。贩信息知获取秃技术脑还在欢农田模和果死园生纸产、逃农业朵生物灶学研谎究、属农药馅残留椅量检次测等腹方面眉得到元了广桂泛的吐应用菊。10、传摘感器哗与农侧业农业1.裁2传感列器的前组成崖与分仰类1.恋2.休1传感涉器的吗定义1.咏2.习2传感疼器的忌组成1.涌2.欠3传感肿器的帅分类将被础测非斜电量唯信号森转换震为与片之有竖确定让对应跟关系敌电量糠输出嘱的器呢件或雹装置奶叫做爹传感侵器，溉也叫午变换运器、虏换能暮器或碎探测原器。1.械2.也1传感羡器的暖定义411.自2.些2传感宾器的及组成敏感元件辅助电路传感元件被测非电量有用非电量有用电量信号调节转换电路电量图1-脂1传感千器组丑成框裕图敏感广元件锻：直接耽感受颤被测波非电既量并错按一化定规挥律转土换成如与被裹测量磨有确扶定关敌系的孩其它柏量的份元件窃。传感茫元件厅：又称压变换貌器。弦能将问敏感僚元件导感受珍到的损非电策量直滚接转允换成件电量裙的器羊件。敏感城元件传感欺元件压力青传感万器示胸例信号反调节牲与转更换电她路：能把倡传感闷元件棵输出设的电专信号窄转换初为便汪于显溪示、厘记录斗、处哭理、轻和控赤制的疾有用幸电信颤号的效电路题。常用国的电刮路有井电桥冈、放嫂大器茫、变引阻器篇、振断荡器闭等。辅助盗电路通常症包括珠电源若等。461.拉2.斥3传感勿器的赢分类1．按极工作尼机理甜分类阁：根抚据物精理和图化学等学名科的遵原理组、规器律和里效应匪进行伟分类2．按棚被测敞量分恰类：鬼根据际输入可物理宣量的性质妈进行读分类笛。3．按愤敏感背材料沿分类霞：根跳据制捎造传驼感器所使饿用的友材料需进行然分类质。可浙分为没半导体由传感禽器、滨陶瓷既传感踏器……等。基本物理量派生物理量位移线位移长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度等角位移旋转角、偏转角、角振动等速度线速度速度、振动、流量、动量等角速度转速、角振动等加速度线加速度振动、冲击、质量等角加速度角振动、扭矩、转动惯量等力压力重量、应力、力矩等时间频率周期、记数、统计分布等温度热容量、气体速度、涡流等光光通量与密度、光谱分布等4.按能惰量的才关系冒分类兰：根苹据能惰量观利点分类即，可慰将传兰感器响分为甲有源羊传感尝器和无史源传误感器凶两大盘类。有源浸传感焰器是寒将非错电能屿量转权换为炒电能属量，羞称之树为能弦量转染换型幅传感柄器，罗也称裙换能暖器。叉通常瘦配合中有电树压测补量电狸路和匠放大尾器。如:压电隐式、材热电害式、叫电磁亭式等狐。无源卷传感群器又皱称为惨能量卵控制董型传持感器什。被勉测非拳电量饱仅对踪蝶传感筛器中只的能主量起桌控制场或调谨节作悼用。蜻所以党必须辰具有拦辅助氏能源(电能)。如:电阻子式、蠢电容寻式和添电感挡式等烟。5.其他搭：按叼用途乌、学探科、岂功能欧和输抄出信号展的性汤质等班进行颗分类解。从系助统角扩度看国，一众种传晕感器日就是昨一种翻系统螺。而伙一个笔系统眼总可鉴以用宫一个币数学彼方程泉式或桃函数届来描者述。蠢即用协某种谱方程偏式或冶函数凯表征但传感朽器的汗输出茂和输鸦入的闪关系她和特浸性，壁从而遭，用拢这种刃关系躺指导像对传询感器黎的设茂计、旦制造迅、校父正和腿使用卖。推通常捉从传嗓感器语的静呀态输堪入-输出进关系裁和动涌态输左入-输出存关系锣两方汇面建火立数霸学模吓型。1.犯3传感芹器的汗数学湖模型何概述1.鉴3.瘦1静态鲁模型静态拐模型首是指瞧在输洁入信虫号不楼随时纺间变滑化的脉情况摩下，浴描述潜传感孝器的择输出负与输用入量臣的一委种函即数关差系。如果跨不考假虑蠕舟动效雾应和缓迟滞翁特性签，传喉感器惰的静寒态模蛮型一渐般可舟用多切项式强来表干示：1.担3.灯2动态千模型动态嚷模型狂是指摆传感它器在辟准动妈态信求号或纺动态必信号吵作用汽下，午描述匙其输任出和榴输入赢信号需的一益种数好学关现系。动态据模型葵通常圾采用尘微分说方程革和传销递函党数描院述。1论.微分戚方程大多页数传准感器滩都属饰模拟掘系统属之列犬。描隐述模毛拟系才统的家一般坟方法吊是采品用微薪分方沾程。在实贷际的被模型尺建立气过程谨中，盖一般遵采用帽线性桥常系制数微稻分方全程来嫌描述兼输出诞量y和输标入量x的关活系。其通欺式如仿下：an,an-1…a0和bm,bm-1…b0为传末感器饲的结属构参数敞。除b00外，速一般是取b1,b2…bm为零.2.传递裳函数如果y(t)在t≤0时，y(t)=0，则y(t)的拉眯氏变竞换可炕定义云为式中s=σ+jω，σ>0。对微树分方诞程两仔边取柔拉氏片变换投，则炎得定义再输出y(t)的拉且氏变画换Y(S)和输谜入x(t)的拉画氏变茂换X(S)的比宁为该万系统遵的传允递函脊数H(S)，则对y(t)进行茧拉氏铺变换质的初霉始条语件是t≤0时，y(t)=阻0。对奸于传封感器知被激橡励之刺前所匪有的猴储能胡元件葡如质艰量块勺、弹踢性元熊件、赖电气它元件煤等均膜符合律上述现的初味始条镰件。57对于甩多环才节串辞、并领联组土成的遵传感馅器，挎若各吧环节竿阻抗确匹配歼适当肥，可兵忽略盐相互亭间的滑影响逃，传鞠感器籍的等耀效传才递函舱数可缩慧按代叠数方拘式求总得。显然H(s)与输增入量x(t)无关众，只快与系惠统结背构参希数有不关。慎因而H(s)可以燃简单煮而恰靠当地突描述挖传感热器输书出与锹输入垦的关铁系。58若传压感器亡由r个环发节串摄联而穗成对于纯较为晌复杂端的系垦统，丛可以恶将其灯看作晕是一场些较墓为简规单系全统的拳串联之与并斩联。59若传落感器牲由p个环包节并掌联而呢成1.昂4传感控器的脏基本病特性1.汪4.胁1静态辆特性1．线名性度唇：输出杂量与称输入抄量之皇间的尿实际寸关系糊曲线拢偏离系直线火的程胞度。领又称眨非线春性误未差。黎可用岩下式柔表示:ma征x—输出决量与波输入配量实甘际曲有线与再拟合船直线府之间著的最膜大偏孙差yFS—输出涉满量谊程值传感拐器的滑静态棉模型牵有三牛种有名用的截特殊耽形夜式：（1）污理想灭的线迎性特庸性（2）永仅有村偶次挡非线片性项（3）逆仅有眯奇次鼠非线门性项（1）丽（2）盏（3）三种蛮形式欺所呈冈现的娘非线旁性程枝度图1-我2三种棵特殊率形式边的特呈性曲出线2.灵敏融度：在稳鸡态下断输出页增量污与输椅入增帐量的蛛比值钱：对线但性传姜感器焦，其寺灵敏律度就闸是它阶的静障态特雷性的仇斜率该：非线拴性传洞感器耳灵敏遣度是旷一个醉变量针，只荒能表钓示传赚感器外在某庸一工服作点借的灵弹敏度赛。3.重复伴性：输入李量按瞎同一真方向普作全索程多光次测永试时唐，所浑得特牧性曲鸽线不之一致急的程传度。图1-3重复性yx0Rmax2Rmax14.迟滞赔（回爽差滞巩环）稠现象励：表明杯传感滋器在正向柳行程抗和反向行予程期大间，输出-输入捧特性曲线页不重茅合的程度倘。ΔH0x

yyFS

xFS图1-4迟滞特性66对于仍同一怠大小蚕的输溪入信防号x，在x连续瘦增大龄的行丙程中吗，对苹应某书一输尺出量yi，与砖在x连续胡减小喉的行堡程中啦，对卧应某谷一输况出量yd之间种的差骑值叫滞环衔误差，即务所谓盼的迟只滞现高象。在整萍个测喷量范涉围内身产生桌的最普大滞石环误文差用∆m表示对，它鼓与满籍量程满输出蜡值的店比值迹称最追大滞唐环率及：5．分男辨率蕉与阈器值：传感天器在搭规定怎的范腊围所腔能检湾测输车入量叹的最弊小变牵化量豆。阈值笑是使公传感离器的玻输出品端产要生可刚测变柄化量气的最场小被州测输镜入量竹值，向即零惠点附购近的冲分辨驳力。6．稳票定性置：在室挡温条瘦件下叔，经饥过相业当长弟的时速间间波隔，蛾传袄感器削的输绿出与逝起始蜻标定叛时的旋输出宾之间通的差泛异。7．漂丛移：在外等界的拌干扰虹下，量输出如量发竞生与活输入蒙量无灵关的凝、不燃需要肃的变蛮化。漂移喜包括漏零点脚漂移顺和灵秧敏度杏漂移思。零点变漂移荒和灵辜敏度黄漂移偶又可企分为弓时间烘漂移舅和温窝度漂阳移。时间悄漂移革是指秧在规枝定的今条件道下，宪零点蛋或灵烫敏度箭随时苗间的粱缓慢位变化表。温度烈漂移却为环元境温木度变陪化而浪引起示的零愉点或跃灵敏舍度漂贝移。8．静酬态误夜差（就精度眯）静态臭误差李是传竟感器烂在其帜全量盏程内团任一璃点的体输出撕值与洗其理立论输乎出值渴的偏馆离程敏度。求静迹态误毕差是妻把全订部校易准数忠据与帝拟合咱直线炮上对烘应值滔的残刮差看骆成是决随机倒分布凑，求服出其蓄标准发偏差σ，取2σ或3σ值即砖为传度感器蜓的静等态误膛差。贞或用蜡相对半误差快表示究：也可洗以由寒非线纤性误渣差、校迟滞脑误差阳、重肺复性问误差僻这几喜个单雕项误过差综泰合而接得，破即1.动态总误差在动村态的胸输入泳信号礼情况姜下，赛输出历与输雾入间咱的差请异即辈为动态蝇误差。1.屿4.鹿2动态涨特性图1-5热电偶测温过程测试曲线动态误差TtTT0tt0例：叛用一按只热量电偶利测量曾某一狗容器销的液瓣体温琴度T，若基环境刮温度隔为T0，把编置于牧环境肃温度辨之中圆的热算电偶筛立即防放入柳容器沈中（闯若T>T0)。（1）阶遗跃响迫应2.研究嘱传感撇器动胆态特勤性的串方法欲及其惹指标当给择静止盈的传肃感器份输入括一个斧单位盖阶跃躺函数搂信号（1-振17）时，能其输喷出特定性称价为阶芦跃响秋应特般性。图1-6阶跃响应特性tdtrtpσpσ'pts00.100.500.901.00y(t)t最大停超调限量σp延滞布时间td上升投时间tr峰值掠时间tp响应转时间ts①最大广超调莫量σp：响应半曲线庄偏离他阶跃熄曲线迎的最府大值滨。当稳耍态值些为1，则剖最大务百分抄比超蒙调量屠为：②延滞尺时间td：阶跃穷响应怜达到总稳态勒值50五%所需拾要的酱时间过。③友上升姑时间tr：A．响格应曲篇线从投稳态疏值10富%~引90侵%所需猪要的赌时间梅。B．响病应曲存线从齐稳态趋值5%典~9费5%所需敞要的渐时间训。C．响睬应曲盾线从滔零到糊第一抽次到阿达稳桃态值皮所需遣要的伤时间画。对有目振荡嚼的传咏感器纸常用C，对狸无振稻荡的段传感隶器常粥用A。④峰值锤时间tp：响应唯曲线务到第梅一个逐峰值午所需染要的家时间弟。⑤响应订时间ts：响应商曲线凉衰减史到稳却态值隶之差黑不超容过±5怒%或±2洲%时所惰需要配的时牺间。有时运称过咐渡过寻程时狡间。（2）频暂率响哄应在定券常线圆性系虹统中借，拉冤氏变伯换是左广义慈的傅绞氏变葵换，逮取s=σ+jω中的σ=0，则s=jω，即廊拉氏驻变换汇局限朵于s平面宋的虚赢轴，堪则得伐到傅戚氏变板换：同样邮有：H（jω）称拒为传承感器者的频傅率响介应函糠数。H（jω）是耐一个赖复函航数，伙它可敏以用响指数消形式挖表示苗，即即A(ω)称为男传感针器的晓幅频雅特性苹，也块称为恋传感桃器的它动态臣灵敏散度（况或增伪益）蹄。A(ω)表示锦传感键器的求输出仓与输勾入的拨幅度特比值确随频达率而抹变化暂的大寄小。其中若以分别宽表示H（jω）的实尚部和沉虚部闻，则枯频率验特性堂的相胞位角:φ（ω）表掘示传扰感器翼的输扭出信菌号相方位随砖频率棍而变会化的扣关系妙。对于糖传感天器φ通常敢是负胆的，猫表示侍传感割器输谱出滞厌后于锁输入吃的相讲位角贴度，趋而且φ随ω而变迹，故尊称之着为传随感器拢相频慈特性特。3.典型煎环节吊传感爸器系构统的按动态滔响应慰分析（1）零晃阶传输感器誉系统由（1-摧2）式冬，零廉阶系颗统的弓微分热方程柴为或零阶恭传感萌器的美传递叮函数尤和频埋率特荐性为缎：（2）一约阶系盲统的遮动态诵响应木分析一阶系统微分方程：对上轿式进群行拉柱氏变占换，炒得则传递函数为时间常数，静态灵敏度其中频率响应函数幅频特性：相频特性：讨论活：τ越小积，频渔率响拥应特浊性越犹好。负号夫表示伪相位禾滞后τ越小候，阶磁跃响哄应特傻性越庭好。若输入为阶跃函数一阶系统微分方程的解为：讨论移：tx01输出搜的初聪值为0,随着岗时间作推移y接近匹于1；当t=τ时,在一股阶系跑统中,时间舌常数太值是勉决定希响应势速度皆的重争要参欲数。图

1-7一阶传感器CKK

x(t)=F(t)y(t)例1-1：由弹抄簧阻菜尼器以构成辣的压尤力传磁感器垫，系距统输荣入量为F(t)借=Kx(t)，输姿出量护为位很移y(t)，分姨析系问统的嘴频率形响应圈特性捕。解：牺根据侦牛顿富第二集定律苦：fC+fK=F(t)或

由（1-29）式τ为时字间常询数令H(S)中的s=jω党,即σ=孙0，则系统锻的频份率响陶应函雷数H（jω）为由Ｈ(jω)可以慰分析迎该系踏统的启幅频旋特性Aj咏ω）和相增频特伪性φ（jω）：例1-缺2：一阶刃测温盆传感竭器系絮统中岩，已宜知敏承感部浙分的凤质量修为m，比廉热为c，表鼠面积奶为s，传惠热系戒数为h（w/患m2k）。葱给出勉输入柏量T0与输医出量T之间冲的微模分方鸟程，提并推返导其疲幅频哪特性性、相至频特蠢性及比阶跃坛响应译特性痰。图1-8一阶测温传感器解：频率楼响应裁特性幅频侨特性相频堵特性阶跃料响应伐特性（3）二图阶传平感器躲的数扒学模愤型所谓艘二阶朴传感员器是留指由役二阶烦微分佛方程捎所描半述的救传感殃器。风很多代传感惊器，戴如振垮动传筹感器迈、压爬力传认感器物等属金于二累阶传纹感器淹，其抽微分欲方程颈为：静态灵敏度阻尼比固有频率,ω0=1/τ阻尼舍比ξ的影区响较润大，弱不同遮阻尼袄比情居况下雕相对叛幅频及特性浊即动碌态特姑性与垄静态脆灵敏衣度之除比的绣曲线竿如图左。2.42.22.01.81.61.41.21.00.80.60.40.200.511.522.5ωτξ=0ξ=0.2ξ=0.4ξ=0.6ξ=1ξ=0.8ξ=0.707A(ω)当ξ→0时，勿在ωτ=1处A(ω)趋近勇无穷创大，到这一肃现象柴称之洪为谐殃振。震随敏着ξ的增庭大，铁谐振抵现象动逐渐无不明泊显。当ξ≥0当.7毅07时，城不再帆出现贝谐振本，这特时A(ω)将随舱着ωτ的增乡丰大而障单调亡下降拒。0-30°-60°-90°-120°-150°-180°0.511.522.5ωτξ=0ξ=0.2ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.707ξ=0.8ξ=1ξ=0.8ξ=1ξ=0.707ξ=0.6ξ=0.4ξ=0.2ξ=0Φ(ω)相频子特性二阶僵传感蝇器的肯阶跃劈燕响应蹲特性随阻街尼比ξ的不挽同，传有几讲种不于同的疾解：y/K21ω0tξ=01.510.60.2单位阶跃响应通式①ξ=0奋(零阻攻尼)：输窗出变膝成等早幅振仗荡，琴即②0＜ξ＜1(欠阻士尼)：该刃特征闻方程滩具有底共轭咏复数温根方程他通解根据t→∞，y→kA，求出A3；据初始条件求出A1、A2则其曲爽线如而图，堡是一团衰减肿振荡扔过程,ξ越小,振荡当频率呢越高,衰减相越慢掠。y/K21ω0tξ=01.510.60.2④ξ毅>1（过蔬阻尼注）：止特征石方程辛具有速两个础不同掏的实仓根过渡触函数现为：③ξ=1劫(临界宣阻尼)：特造征方煌程具韵有重瓦根-1桥/τ,过渡捡函数砌为上两饶式表农明，踏当ξ≥叹1时，宏该系爪统不泄再是茫振荡每的，暑而是崇由两筹个一某阶阻牵尼环批节组删成，乖前者邀两个坐时间鲁常数眠相同朝，后笑者两丛个时疗间常服数不斑同。实际滨传感疗器，ξ值一削般可判适当恰安排属，兼胡顾过仙冲量δm不要匹太大醋，稳矩定时左间tω不要榴过长愚的要好求。冲在ξ＝0.保6～0.阶7范围幸内，他可获剂得较冒合适示的综演合特乞性。盖对正房诚弦输非入来爆说，岂当ξ=0裳.6～0.暗7时，刮幅值侄比A(ω)/k在比筛较宽垦的范塔围内想变化隶较小湾。计仪算表督明在ωτ＝0～0.箩58范围手内，船幅值爹比变蒸化不汽超过5％，拉相频盈特性φ(ω)