传感器组成与分类改

《传感器与检测技术》朱悦涵为什么要学习传感器技术？传感器在信息系统中的位置？第一讲传感器的基本知识一、传感器的定义传感器（Sensor）：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置。简单讲传感器就是将非电量转换成电量的装置。也称：发送器、传送器、变送器、检测器、换能器等等。二、传感器的组成辅助环节敏感元件转换元件调节转换电路电量被测量

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物理量的部分。敏感元件主要作用是进行预变换。即将被测非电量预先变换为另一种易于变换成电量的非电量。

转换元件：把敏感元件的输出转换成电量。

信号调节转换电路：把转换元件输出的电信号转换为便于显示记录、处理和控制的电信号（通常为电压或电流）的电路，常称为测量电路。该部分主要对信号进行各种形式的处理，如电平变换、放大、滤波、调制、A/D、D/A变换等等。

辅助环节：主要是电源等

电阻式压力传感器：由薄壁圆筒及电阻应变片组成。其中敏感元件是薄壁圆筒，转换元件是电阻应变片思考：能否将电阻应变片看成是一个传感器？

即：若敏感元件输出的直接是电量，则敏感元件与转换元件合二为一。三、传感器分类按物理现象分类1、结构型传感器――利用物理学定律构成。其性能与构成材料关系不大，但与其结构的几何尺寸有密切关系。如电容式传感器、电感式传感器等等。2、特性型传感器――利用物质的某些客观属性构成的。其性能与构成材料的不同而有明显的区别。这类传感器构成材料的物理特性、化学特性或生物特性直接敏感于被测非电量。如石英晶体压电效应，金属钠光电效应各种半导体传感器。按工作原理分类――电容式、电感式、压电式、热电式等。按能量关系分类――有源（发电型）、无源（参量型）。按输入量分类位移传感器、速度传感器、加速度传感器、温度传感器、压力传感器。按输出信号分类数字式传感器、模拟式传感器。检测技术含义检测技术就是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术措施。

主要作用：1)管理与监控。2)自动化系统。

3)科学研究。自动检测（控制）系统的组成传感器测量电路输出单元被测量传感器：把被测非电量转换成为与之有确定对应关系，且便于应用的某些物理量（通常为电量）的测量装置。测量电路：把传感器输出的变量变换成电压或电流信号，使之能在输出单元的指示仪上指示或记录仪上记录；或者能够作为控制系统的检测或反馈信号。输出单元：指示仪、记录仪、累加器、报警器、数据处理电路等。四、多传感预器的丘特性静态奸特性是当颠被测客量不盲随时直间变颂化或唇变化该很慢架时，围传感穷器的如输入枪－输祥出特禁性。屠表示路它们咬之间惰关系震的是歌一个沟不含诊时间律变量套的代魂数方战程。弯如气酷温测诊量、俱长度特测量蚕等动态龙特性是当诱被测爸量随蠢时间凭变化膨很快顽时，填传感蚁器的谣输入犁－输胖出特死性。赚表示荷它们渗之间凉关系层的是阿一个胳含有壶时间厘变量摔的微近分方收程，眼即输般入、校输出摩均是钥一个滤随时瞎间变毯化的天函数马。如且振动改测量饿。传感智器的俯输入计－输色出特扣性体呈现了挣被测关未知普量与疑传感脑器输石出量扫之间共的关和系，怎很显后然这互是传犹感器亿基本暗的特谅性。传感叛器的爷特性总一般庆分为功静态塔特性师和动仁态特哑性两矛种。（一解）传姻感器腰的静找态特跌性静态泰模型：一矛般可乓用多烤项式报来表莫示：y然=渗a0+伍a1x眯+箭a2x2+申……贸anxnx－－沸输入兄量，y－－浅输出处量，a0－－为零所位输耻出a1－－株线性恭灵敏童度，a2……赌an－－非线习性项记的待嫂定系命数。它有敬三种喝特殊殊形式a、理想事线性质特性ｙ＝且a1·x，此州时a0、a2..脑.an均为转0。b、具有星偶次园方非析线性窃项的次模型，此标时无竭对称界性，鸡线性渗范围既教窄叨，传忧感器宰设计竟中很排少采动用这换种设瞎计。y霉=屑a1x幻玉+攀a2x2+棒a4x4……设anx2nc、仅有边奇次累方非为线性雄项的蜂模型，此中时传说输特弟性曲煎线相狠对于悄原点警对称告，传钟感器倒有较携宽的叨线性警。y吸=吉a1x帽+益a2x3+围a2x5……照a2n搏-1x2n载-11、贩线性收度1）定义：输蜘出量院与输户入量铁之间确的实课际关慢系曲策线偏勉离直拜线的剩程度赤。撒该直俗线称姜为拟抚合直重线。2）非线低性误患差：用渗下式签定义ΔLma防x为实若际输狡入输咏出特党性曲背线与售拟合而直线暑间的温最大轧偏差板。YFS为输岭出满键量程刻（统胆一：旅实际你满量鞠程输矿出）身。3）拟合本直线常用碑的拟蚂合直集线有孔理论鸽直线谊法、昂切线扯法、工割线芒（端滚点连休线）负法等真。拟合从直线奏不同铁，线醋性度轧也不括同。(代a)校理主论拟垄合；踢(汤b)吃过哭零旋剂转拟愧合；寒(双c)对端机点连吗线拟睁合；辜(封d)浙端娃点平利移拟示合图中侄实线升为实红际输蛾入输季出特津性，究虚线嫩为拟搏合直爹线2、迟滞1）迟滞屠现象：系柄统在渡正向域行程娘（输讽入量柳增大幼）和跨反向饼行程氏（输锤入量里减小堤）期幻玉间，恩输入沾输出刃特性胡曲线希不重延合的搬现象黎。产生炕此现侨象原竿因主发要与蕉机械炊部件现存在舟不可聋避免押的缺姐陷造剑成的挤。如盟轴承削摩擦采，间零隙，各紧固抹件松这动等嚷。2）滞环献误差对于新同一骂大小砖的输律入信牧号X，在X连续贝增大什的行溜程中锦，对箭应某飘一输怕出量眨为yi；姓在x连续颈减小恭过程症中，商对应奇于输肥出量经为yd沸之间点的差口值叫闯做滞环呜误差，该挤误差但用ΔH表示筛为：ΔH＝｜ｙi－ｙd｜3）迟滞掩误差舅（最糖大滞牌环率穗）若在胀整个庭测量淘范围苹内产泛生的城最大暮滞环水误差街为ΔHma牙x，则最大卡滞环黑率为3、闲重复电性1）定义传感掠器在份输入哪量按虎同一拿方向受作全荷量程胳多次射测试偶时所萍得特跑性曲摩线不摊一致级性程岸度。多次头测试撇曲线没越重浆合，革重复苦性越旅好，套误差狂也小培。产少生此咏现象匀原因任与迟叉滞现敌象类誓似。2）重复恒性误玩差ΔRma仙x正、乘反两导个行挡程中鸭的最灾大值衬。即图鉴1-线3中靠ΔRma掩x1、Δ焦Rma淡x2中的浙较大岔者4、按灵敏盘度1）宫定义跟：指窃传感判器输瞒出量塘的变临化和唐引起屯此变踪蝶化的必输入休量的架变化储的比枕值，屿是一有量孝纲的炼量。即输留入输塌出特决性曲获线的劣斜率况。若矛系统叛是线筋性的征，则绢灵敏里度为职一常涨数否既则为井一变旬量。问题服：对计于多焰环节浙系统害的灵素敏度仁如何暗计算削？（串布联）k=输k1·k2·k3……。5、族分辩言率与陶阈值1）分辨帆率：分释辨率歌是仪套表能踩够精怕确检讨测出斑被测掌量的能最小证变化牲的能肚力，询可用炒绝对乳值，纯也可再用量扬程的穴百分恶数表丧示。罚通常卷，灵泻敏度派越高归，分笨辩率旅越好监。2）阈值：传旅感器聪输入井零点低附近收的分辨贡率。6、运稳定欣性传感赏器的稳定膊性是指污在室枝温条席件下侄，经博过相右当长歪的时疑间间剩隔，犬传感牧器的达输出烦与起尽始标值定时巨的输即出之灵间的妨差异气。7、爹漂移漂移是指塌在外单界的搏干扰受下，私输出际量发扮生与别输入削量无赴关的漆、不未需要饭的变胳化。鞋漂移腿包括灵敏桌度漂抚移和零点瞧漂移。漂移哭还可杂分为时间息漂移和温度纹漂移。时催间漂扣移是营指在委规定天的条尝件下眼，零第点或球灵敏应度随宇时间来的缓填慢变钉化。剂温度裁漂移哭为环爹境温牺度变胸化而窑引起啊的零贩点或抖灵敏搞度漂诞移。练习有一冰位移师测量交系统叠，对缸位移喷在0森～5性mm欣的范奥围进畅行了筒两个拆循环津的测下量，影测量仗数据相如下利：（mm）012345mV上行程0