传感器课件-第章

1第一章传感器的基础理论

什么是传感器和传感器技术

传感器应用领域

传感器与传感器技术的作用和地位

传感器的定义和组成

传感器分类

传感器技术的特点

传感器的需求、水平、现状

传感器与传感器技术发展趋势

传感器的一般特性

2什么是传感器？

为了研究自然现象和制造劳动工具，人类必须了解外界各类信息。表征物质特性或其运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。非电量不能直接使用一般电工仪表和电子仪器测量，非电量需要转换成与非电量有一定关系的电量，再进行测量。实现这种转换技术的器件叫传感器。

传感器是用来感受被测的非电量，并按一定的规律变换成电信号的器件或装置（中华人民共和国国家标准GB7665-87）。不同性质的非电信号需要不同类型的传感器。34

在抗击非典SARS和N1H1的过程中，许多公共场合都使用了非接触式红外测温仪。测温时间小于0.5s，分辨力达到0.l℃5传感器的应用

传感器的应用范围很广，从航天、航空、兵器、船舶、交通、冶金、机械、电子、化工、轻工、能源、环保、煤炭、石油、医疗卫生、生物工程、宇宙开发等领域至农、林、牧、副、渔业，甚至人们日常生活的各个方方面面，几乎无处不使用传感器，无处不需要传感器技术。也可以说，传感器已几乎应用到各个领域。

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在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备的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78

传统：行驶速度、距离、发动机旋转速度、燃料剩余量等。

安全：安全气囊系统、防盗装置、防滑控制系统、防抱死装置、电子变速控制装置、汽车“黑匣子”等。

环保：排气循环装置、电子燃料喷射装置等。2、汽车9103、家袋用电羽器、瓜通信默及文垂化用匙品微波划炉、等电磁坊灶、扑燃气桂灶、兄电饭乌锅、寻电子财热水蓝器、覆饮水弄机、繁吸尘篇器、键风干匪器、粘电熨箱斗、剧加湿笛器、渴电风键扇、腊空调扭器、昨洗衣艘机、盒洗碗圆机、偶消毒蜓柜、区电冰屋箱、蚕照相黎机、芦摄像愈机、桌电视盛机、缸录像捎机、成家庭合影院衡、电琴话机碎、手闹机、物传真闹机、岛复印最机、坏扫描猜仪、凝打印短机等产。11全自躲动洗催衣机嘴中的往传感机器：膜衣物表重量何传感悦器，勾衣质务传感肃器，仍水温菜传感逆器，龟水质徐传感薯器，瞎透光顾率光肆传感亦器(洗净惭度)，液妄位传周感器堂，电池阻传减感器(衣物升烘干滨检测)。12指纹赢传感晶器透光闯率传拣感器13鼠标:光电责位移全传感象器摄象允头:C演CD传感丧器14点读鞭笔:光电富式传肚感器麦克拿风:电容晚传声秀器15软驱:速度,位置顿伺服164、楼钉宇控套制与页安全仪防护为使幕建筑拼物成划为安谅全、畅健康围、舒沉适、凉温馨响的生朴活、为工作毕环境箩，并反能保满证系罪统运岩行的绍经济脏性和骑管理猾的智誉能化探。在陶楼宇轰中应躁用了艺许多淋测试祥技术咬，如羽闯入晋监测昌、空巨气监菌测、漠温度备监测注、电煎梯运软行状谣况。离子改感烟昨器明火态探测赌器17图示摸为某步公司鹿楼宇初自动框化系冶统。愧该系驶统分余为：在电源妇管理逝、安秒全监谨测、瞧照明测控制质、空鞠调控宗制、也停车佣管理冰、水/废水远管理桑和电瘦梯监粒控。185、机似器人工业秘机器属人：滔生产变用的昼自动庄机械增式（要加工讲、组叨装、乎检验假）。汽车予焊接裳机器磨人仓库谎机器照人汽车辈喷漆逆机器虚人19(A熔ut斯om帮at晋ed寺G榆ui鄙de舒d秘Ve茶hi序cl藏e，简液称AG松V)，指怪装备旺有电理磁或母光学得等自质动导饺引装兰置，举能够献沿规袭定的马导引社路径挂行驶龄，具切有安延全保罗护以阶及各蚁种移碰载功仍能的蚊运输走车，芽如，排工业椒应用堤中不递需驾瓦驶员妄的搬冠运车肆。它模里面蝇所包坏含的雷传感裙器有葱：超声鲁波测孔距传院感器树、判炕断建飘筑物盖内人距和物生所在那位置罗；红灰外线慕色彩师传感邪器（屿运动幅轨迹避）和AG字V小车车位置默识别侵；条帝形码颠传感欧器，程货品挖识别届。香港克理工AG裙V模型AG植V自动漠送货译车20AG穿V自动夏送货楚车21智能帖机器龙人：灾有判远断能千力日本落喂饭乱机器奇人美军比爆炸侨物处数理机引器人日本粉营救摔机器蛛人日本淘丰田辩公司宗机器钉人乐保队22日本溪厨师欧机器蛇人德国惑人形浊机器丝式人调顽制速棍溶茶23日立高新款令机器涝人服掩务生韩国汇机器劝人艺攀人中科财院机问器人方能歌房诚善舞哈工烫大仿抖人型非残疾锤人假绝手24美国议宇航弯局机必器人育检修革太空晨设备美国振宇航叶局探彩索机焦器人美军似排雷烧机器家人月球煌车25“勇气蛇号”火星拦探测者器20孙03年6月10日发贱射、20李04年1月3日着时陆火漆星表自面。道根窜据原升本的感设计瓜，工现作寿蠢命只鲜有三掘个月杨。“甚勇气现”号漠长1.摊6米、洁宽2.叫3米、严高1.迫5米，丝式重17鸟4千克圆。262月21日，伸勇气抱号将洪机械损臂伸咳到火捞星表波面的冶一道指浅沟处里，棍寻找哥那里毯曾经遥有水拘的线汗索。3月5日，辽勇气瞒号第兰一次筐找到去火星盘上曾樱有水混存在恩的证蒸据。生它对姓一块寨名为浇“哈臭姆佛挥雷”趋的岩晨石进户行钻饿孔。壤科学丸家在辈分析泻矿物揉质成伴分后燥认为喂，该虚岩石幼在形缺成过味程中夏或刚瞧刚形捧成之铁初曾模有水毛渗入近，矿港物质京随水娇分进党入岩颗石，赞形成皆结晶译并留舟在岩塞石内费部。“好奇愧号”火星馅探测糕器20脂11年11月发泊射，20需12年8月成枣功登厘陆火岸星表膜面。20衫12年8月19日，均它利纽奉用机悟械臂晓末端干的钻馒头钻络取了码火星碑表面葵一块始基岩即的样室品，碍这是岩首次某通过围钻探踢获取成火星近岩石某样本贪。着硬陆后铜，地幼面控吩制人景员将棋指示斤好奇遇号，筑利用善携带验的科秧学设穷备分渠析样两品，倒分析沫其矿蒙物和闯化学疫成分榴，以找确定卵火星手上是姑否有蛛水，宪是否稳有或赴曾经雹有适堵合生烟命存慌在的湿环境养。20刑16年3月4日，赖在全牛国政列协会坑议期芹间，腔卫星轰专家记透露炮，我暂国准拌备在20沈20年发等射火弱星探咬测器皮，并恼于20丧21年登秀陆火膛星。28电影《泰坦脱尼克》中用潮于水糕下探顺测的“邓肯”号机坏器人采矿钟机器候人美国“水下撑龙虾”机器超人沙漠鹅机器耍人295、医厉学医用恩传感钩器：人体铜内部堤温度财、血妈液、惩呼吸坝流量杆、稼肿瘤赌、心凑音、连腔内现压力言、心废脑电昼波等身检测狼、化茅验。对人父体的欺健康思状况瓶进行恨诊断青需要拆进行痰多种腾生理宣参数忍的测泛量。国内甜已经反成功钻地开陈发出攻了用挖于测店量近红穷外组暖织血痛氧参狠数的检烟测仪弃器。人类卡基因棚组计甩划的剪研究口也大浙大促耻进了肚对酶购、免在疫、愁微生浊物、游细胞的、DN缎A、RN层A、蛋夫白质慰、嗅逝觉、吹味觉叶和体牧液组共份以构及血仿气、举血压健、血足流量冻、脉孩搏等笼传感蹈器的养研究兵。30医学医生柄双手下控制葱操作聋杆，略手部闻动作涉传达销到机旁械臂缩慧的尖拥端，杆完成巨手术呀操作连，机雹器人崭“内磁腕”呜较人语手小逢，能遣以不盒同角孙度，不在狭皇窄空推间工钉作；庸可消睁除医点生手浮的颤升抖，纤从而换增加纵操作正的精换确性酱和平贴稳性悬，这带是一粥种新软提出陶的主-仆式姓远距灯离操镇作模启式。辟使术尘者在喝轻松昼环境薪下工奸作，神减少溜疲劳末更集谷中精做力；森患者和创伤氏更小狠，术滋后恢坡复快僵，愈与合好剥。瑞士“达芬垦奇”手术堤机器障人达芬忠奇机筝器人苏手术屯系统猛主要雷由控转制台贺和操壮作臂妨组成育。控旨制台内由计吊算机弹系统景、手右术操途作监陪视器劲、机代器人衣控制属监视需器、梯操作舞手柄甜和输煮入输汪出设锤备等牢组成盲。手术席时外为科医删生可立坐在勇远离隔手术早台的怎控制厅台前己，头影靠在帆视野换框上恼，双搜眼接柜受来嚷自不酷同摄裤像机搏的完杨整图键像，继共同祖合成棕术野系的三布维立苍体图艺。特偿有的微三维域立体缎成像朴系统把，在王术中子能将目手术怪视野咸放大15倍，瓶大大忧提高绿了手百术的授精确迎性和絮平稳番性。32“纳米”机器板人可哑以用兔于医悲疗事乎业、探以帮疤助人巨类识苦别并彻杀死吼癌细剖胞以牧达到青治疗陈癌症检的目脱的、塑还可本以帮偶助人镜们完物成外扔科手起术、妨清理暖动脉紧血管虚垃圾佩、及茄组成楚计算授机新漆硬件五等。336、航罗空及眼航天飞行掀器在猫预定搂轨道艺上速言度、南加速场度、松飞行纹距离须、高暑度、晕阳光摩、星田光、盖地磁鞭、周棕围环交境、璃内部键设备夺监控谷、本撇身状明态、食气压责等的巾检测滩。陀螺尼仪、起阳光乞传感碰器、偷星光需传感走器、斥地磁悦传感近器34为保护祖环境主和维乔持生送态平依衡，躁实现酷可持石续发疯展，肝必须伐进行摩大气摆监测赖和江胞河湖告海水庸质检置测，份需要跌大量兼用于污水取流量伐、PH值、保电导鞠、浊珠度、CO布D、BO挺D、TP、TN、矿圈物油助、氰周化物箩、氨蚕氮、更总氮旺、总扩磷、因金属喷离子凉浓度佛特别恢是重苦金属福离子础浓度奸以及嚼风向翁、风沃速、惊温度复、湿孙度、愚工业壮粉尘廊、烟子尘、协烟气畅、SO2、NO、O3、CO等参检数测土量的朋传感督器，批这些曲传感歇器中老大多勒数亟殿待开剑发。7、环返境保鼠护、偶环境匀监测35NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHC

C-totalCO2

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SO2

烟尘峡浊度涉测量368、遥技感技猎术飞机市及航玻天飞永行器袭：近紫辨外线六、可侮见光提、远艺红外碌线、纺微波自传感环器等煌。船舶龟：超声闲波传皇感器远。微波红外接收传感器红外线分布差异矿藏埋藏地区地面秘鲁深两大堤型露恩天铜坑矿遥驳感影司像379、传嫌感器宽在军聚事技摧术领歉域的助应用“信息门时代弃的军扒事革确命”——美国架参联音会副桥主席驰欧文耻斯上洋将“…堂…改变翅那种因认为桌军事两力量脉主要貌是军狗舰、北坦克敞和飞符机的北概念梳，把我君们的雨注意馅力放酿在思赞考信每息和史电信拌技术拾所能肝提供驱的军让事力会量上徒来。这场逮军事俩革命的标志奇着一联种转庄变，煌即从刃重视仰军舰飞、坦辉克和菜飞机份，转歌为重视匪诸如泥传感权器这村类东颤西的赴作用。”“陆军禁、海塘军、诸空军氏都将容只不浇过是猎历史爸的产标物……你也毙许将启成立崇一个把所妙有的象传感脾器放残在一赵起的馆军种（可杆称之倡为传浪感器液军）县用于桂观察棕战场……泥”38信息躲获取衬手段是实套现高秘水平腾设施爪农业鸡的关脾键技均术之牢一，混设施须农业考用传贸感器污的品另种较锅多，主要得用于赏温度鹊、湿救度、般土壤净干燥插度、CO2、光锣照度闯、土度壤养渠分等倚参数叹的测古量。信息竞获取淘技术还在弃农田认和果取园生皱产、貌农业谊生物河学研产究、顺农药行残留披量检叮测等腿方面烘得到肝了广料泛的锯应用秒。农业10、农效业39类比测：人通宏过五盗官（隆眼、旋耳、菌鼻、唐口、盗手--慕-视、姑听、鬼嗅、重味、荐触）着接受衫外界凡的信告息，矛经过护大脑傍的思欺维（材信息左处理常），乱作出价相应胜的动理作。而用鸭计算扯机控府制的自动集化装俗置来代胀替人搞的劳战动，动则可晃以说恢计算旷机相文当于恰人的执大脑择（一叮般俗旬称电诊脑）浊，而冷传感毯器则摄相当性于人飞的五登官部豆分（“电五弃官”）。光敏罚传感怜器——视觉声敏影传感挤器——听觉气敏津传感教器——嗅觉化学略传感既器——味觉流体押传感蝴器——触觉40人体谱与机腐器系让统的场对应四关系41传感黑器位毙于检抬测与怠控制钟系统庄之首，其拜作用等相当呀于人决的五劲官，夕直接属敏感搂外界蝴信息托。是信源息采宵集系席统的阻首要某部件爆，是诱实现曾现代陡化测古量和编自动片控制退的主俭要环桃节，一切齿科学坛研究尝和生狡产过共程要颤获取稠的信呆息，用都要菜通过岛它转换埋成便枣于传神输、均处理敞、记吵录、乎显示豆和控删制的玩可用飞信号膊。自动涌测控环（监溜控）垦系统作用怎：1.肾3传感测器与仙传感气器技寇术的雄作用42密封汁型压路力变心送器压阻时式压沃力传腾感器电容精式差晶压变养送器旋转况差动忧变压牧器电涡梁流传竿感器电感狱式接墓近开责关电阻弯应变饿式力饺传感握器常见训传感敲器：43热电去阻、警热电焰偶热敏日电阻光敏忆电阻压电恢加速绞度传询感器光电泉管光敏吩二、怀三极终管44旋转记编码斑器霍尔碍电压绿传感滩器超声域物位鹊开关湿度航传感嘱器光电我池热释垒电传来感器CC物D图像完传感毯器集成早霍尔搞传感目器451.难4传感舒器的求地位传感婚器技数术是材料论学、倦力学槐、电丝式学、姑磁学反、微某电子恼学、席光学群、声瞧学、悦化学察、生江物学敬、精燥密机惰械、涉仿生绢学、叉测量侧技术壤、半娃导体砍技术息、计路算机玩技术机、信剃息处铲理技姿术、任乃至光系统券科学印、人辆工智割能、糊自动付化技萝术等众栏多学萌科相跳互交诸叉的源、综饿合性城的、冒高新恨技术镇密集石型的然前沿林技术粪。传感跨器技论术与通信糖技术已、计赚算机介技术构成羡信息棵科学额技术搏的三粱大支冤柱。它们芦分别说构成陷了信眼息系回统的“感官”、“神经”和“大脑”；传仰感器胸是信奖息采兵集的堂首要匠部件宰。传感央器——感官碎；通信——神经钱；计算荷机——大脑坐。46传感明器技鼻术是现代申信息鸡产业砌的源糠头，抛又是份信息土社会星赖以疾存在酸和发傍展的腰物质楼与技挠术基穷础。如果衣没有饱先进佛的传祝感器例技术颂，那俯么信骆息的县准确忽获取膜就成适为一缸句空态话，娱通信笑技术妹和计蛮算机元技术弯就成箩了无红源之趣水。“没有杏传感凑器技础术就润没有米现代货科学成技术”的矮观点誉现在成已为顺全世南界所牌公认贵。科杨学技错术越继发达撞，自症动化参程度隐越高字，对批传感翠器的棒依赖勉性就塞越大追。所犯以国颜内外浆都将舰传感呆器技秋术列经为重阅点发欠展的浆高技渗术。471.丛5传感舞器的急组成传感缎器一戴般由敏感测元件、转换袋元件、信号情调理完电路和辅助蛇电路组成草。1.敏感寄元件：直接鄙感受勉被测材非电跳量并圾按一停定规男律转锄换成狡与被如测量致有确印定关禾系的鄙其它相量的尺元件雁。2.转换糟（传膀感）盟元件：又称奇变换幻玉器。亩能将畜敏感至元件险感受斗到的供非电描量直接转换逃成电脚量的争器件。它是愈传感扣器的踩核心舍部分赖。敏感元件辅助电路转换元件被测非电量

有用非电量有用电量信号调节转换电路电量48敏感赴元件转换抢（传域感）替元件压力谣传感乘器示愧例49并不里是所范有的胳传感陶器都酒必须动包括喇敏感范元件辽和转纠换元至件。如果链敏感脊元件鹿直接耀输出乔的是志电量跟，它晓就同绳时兼帜为转始换元斑件，恶因此误，敏激感元达件和书转换打元件两者烂合一的传番感器疤是很悔多的响。例争如：铁压电下传感惑器、痛热电广偶、胞热敏深电阻毅、光贤电器吓件等牧都是提这种惠形式轧的传姓感器星。3.康信号拉调理堂电路阀：是能短把转衫换元尝件输患出的电信灶号转换宽为便皆于显堪示、都记录廊、处垦理和俯控制因的有用切电信宜号（林常用妹电压林、电薯流、止频率亿）的电透路。常采绍用的吗有电单桥电壶路、速放大划器、贱振荡呈器、师阻抗饺变换漫、补宇偿及趁其它话特殊浓电路蕉，如录高阻夏抗输可入电衫路、纲脉冲留调宽锣电路召等。4.忧辅助棋电路脱：通常她指电厦源，质即交数、直础流供悉电系没统。501.覆6传感漂器分蝇类传感五器种份类繁买多（2万多黄种）可，功然能各绵异。★★★51★★同一秃被测阶量可欧用不袍同转笛换原死理实层现探萝测；坡而功芹能大具同小在异的工同一肿类传折感器说可用谊于不姜同的待技术垮领域虚，故敞传感卡器有搞不同福的分蛙类法班。521.仗7传感屡器技壳术的除特点传感颤器技佩术包柱括传吓感器吹的研拐究、浆设计译、试崇制、皆生产曾、检贞测与慢应用术。它臂已逐摔渐形械成了马一门寄相对腹独立卫的专脂门学匠科。屡与其愤它学峰科相榴比，旬它具充有如捞下技众术特纱点:1.内容稍范围覆广且菜离散传感吃器可榨涉及络到的箩内容承广而秒离散职的特蜘点主但要体盾现在呀传感毁器技炊术可镰利用犯的物理狮学、吼化学打、生邻物学鱼、电付子学等学冬科中娘的基购础“丘效应妻”、霜“反爷应”艺、“痛机理后”不更仅为慈数甚乘多，奶而且田它们雹往往渣彼此根独立常、甚成至是文完全紧不相宴关。532.谱知识弃密集败程度沾甚高业、边蔬缘学雀科色绳彩极刷浓由于忌传感咽器技忌术是辩以材茎料的邪电、零磁、蹲光、肉声、匪热、贷力等评功能较效应甚和功蛮能形厚态变言换原糕理为免基础呜，并肠综合托了物握理学播、化封学、岸生物疮工程湾、微宣电子渣学、滔材料吉科学榨、精搭密机滴械、择微细鹿加工弹、试方验测井量等室方面其的知抵识和刷技术策而形批成的拌一门废科学剪。由平此可富见，奥传感侄器技利术是炊学科妄交错眯应用果极多窃，知薪识密俱集极中高，药与许拣多基袜础科欣学和依专业就工程胖学有皇着极彩为密迹切关鼻系的吧技术蛇。3.下技术夫复杂父、工岛艺要奇求高传感版器的铃制造羊涉及泄了许辆多高撕新技桨术，妄如集召成技陕术、傻薄膜彻技术胞、超乎导技卸术、丝式微细烤或纳团米加些工技搅术、狭粘合厦技术蚀、高座密封潜技术悼、特病种加品工技井术以支及多期功能蛙化、洪智能尝化技趁术等祸。因街此，笋传感码器的抬制造累工艺扯难度贵很大范，要席求很朗高。544.功能裕优、饮性能愈好传感凭器功亡能优笋良主义要体牌现在币其功旦能的狠扩展瞎性好请、适撇应性婆强。猎具体月地说际，传庆感器辛不但仰具备押人类结“五唉官”嫁所具村有的距视、晴听、织触、扬嗅、水味觉胶功能吨，而狭且还到能检怕测五他官不随能感业觉到芳的信你息，布同时匹还能今在人驻类无功法忍瞒受的克高温拉、高究压等赔恶劣民环境猾下工苏作。叼性能峰好体漏现在嫂传感殃器的朝量程嫌宽、抛精度朋高、榜可靠爪性好罪等方唯面。5.品种乏繁多班、应调用广雄泛由于摘现代尺信息邪系统友中待笋测的余信息蛋（待掌测量帅）很吗多，躲而且灵一种备待测筝量往尊往可取用几此种传率感器域来测僵量，读因此翁，传曲感器鲁产品浅品种熟极为昌庞杂极、繁泛多。551.惩8传感犯器的条需求色、水马平、拒现状由于仅传感滔器技垄术的前重要耍性，乐上世体纪80年代庸以来与国际瞒上出蚊现了抹“传伏感器建热”啦。引睁起各滑国政存府高刑度重酬视。日本糕把传垫感器么技术啦列为锡六大任核心妄技术爸（计镰算机相、通却讯、倾激光瓜、半具导体况、超菜导和端传感誉器）肤之一挪。日员本政禾府还逢在21世纪稀技术堵预测筛中将吨传感克器列驻为首毫位。美国扫把传羞感器制技术贿列为90年代22项关怨键技信术之动一，笨美国吸白宫斯将“特传感隔器及伞信号每处理折”列桂为对辰国家临安全养和经班济发移展有暂重要敲影响铅的关降键技律术之腹一。西欧功各国渐在制淹定“赤尤里剧卡”驻发展填计划泥中，胖把传懒感器序技术河作为栏优先逮发展合的重返点技职术。我国束政府桨在“86龄3计划步”及剑重点旅科技昼攻关睡项目厦中，因均把袖传感兆器列磁在重佣要位板置。5690年代勒国内各市场辣各主矮要行继业传霸感器钓的用挽量电力粮系统14勾0万件化工当系统80万件钢铁床系统13膛0万件能源欧管理懒与炉锣窑控倦制40用00万件汽车羽行业44甘00万件机床错行业15燃00万件文化纷办公范机械20砌0万件各类禁仪器畅仪表3亿件57一个稠电站左需乓要50喝00台传轻感器差及其眼仪表娘；一个餐钢铁磁厂唯需要20个00训0台传中感器痛及其冷仪表制；大型策石油旋化工茂厂效需遮要60站00台传员感器末及其锅仪表委；大型刺发电爪机组放需膏要30怎00台传宝感器绿及其旨仪表拾；一部冻汽车皇需吸要30至10屯0台传困感器届；一架把飞机拌需已要36陵00台传显感器商；所以贷说，传感帐器的角市场描需求赵非常旁庞大。其根丧本原须因就时是因旗为“传感社器位样于系村统之掌首”，“是现舅代信恳息技辞术系纲统的嫌源头”。581.嫁9传感喂器与信传感议器技框术发针展趋纺势一是呜开展绘基础秋研究僻，探抬索新煎理论础，发隆现新海现象银，开害发传肌感器浊的新绩材料臭和新支工艺役；二邀是增乒加品叙种、薯减小种体积留和重任量，绩向标枪准化盗、固染态化摇、集妇成化铺、多彼功能采化、色数字下化、惧智能论化、泥网络稳化方可向发振展。标准塘化：不同旨厂家锈的产笨品，餐在硬荐件、讯软件赠、通析信规潜程、置连接汪方式稳等方守面互佩相兼皂容、撕互换霞联用脑，既泉方便携用户挣使用托，又碰易于拿安装倘维修贸。固态嚷化：采用警半导士体、浅电介瞒质、费强磁为性体椅、陶喜瓷等际材料析。集成艘化：将敏搬感元攀件、脱信息蝴处理酿或转乱换单惜元以圆及电丧源等垦部分咳利用威半导透体技灵术将控其制销作在茶同一猪芯片弓上。多功勒能化库：传感笼器具抵有多良种参抚数的盼检测怖功能务。数字望化：用数洪字信果号取跨代模翁拟信相号，疏提高伤可靠丝式性和非抗干合扰能倾力。59智能慌化：将信由号检机测、笋驱动众回路诊和信市号处钳理回向路等揭外围烦电路赚全部络集成微在一免块基贿片上件，使慰它具策有自与诊断由、远窜距离阳通信烧、自控动调惠整零眯点和较量程领等功房诚能。网络磁化：传感伸器网社络的俘发展松,使请测控技系统浑主动北进行重信息完处理化以及授远距谷离实促时在走线测氧量成撑为可怕能。有线舟传感李器网炉络、鲜无线灾传感炭器网拢络60本课珍程的室任务了解每一像种传溉感器皱的结构颈、主乔要性狼能及钱特点妖；掌握每一准种传饰感器涝的工作辅原理马、测转量电垃路及沾典型因应用娃。611.腥10传感燥器的愁一般政特性传感第器所纺测量蒜的非材电量甩一般鞠有两责种形赴式：一种耗是稳刘定的栏，即蛙不随河时间扩变化锹或变堪化极漠其缓那慢，盼称为静态核信号；另一冤种是贩随时就间变溉化而兔变化们，称狮为动态烧信号。●静态港模型●动态递模型●静态涝特性●动态面特性62静态哲模型式中x——输入竿量；y——输出茶量；a0——零位朴输出趁；a1——传感潮器线抬性灵半敏度寸，常释用K或S表示a2，…，an——非线驰性项找的待肉定系河数。静态味模型割是指野在静宁态信而号情盏况下逮，描尿述传烈感器阿输出含与输傻入量骂间的询一种挤函数喷关系阁。一般沙可用嫩多项捡式来抬表示勇：63静态奖特性传感灶器在桃被测帆量的赔各个切值处混于稳栋定状壮态时纵，输显出量亦和输分入量备之间叛的关毛系称睬为静伍态特番性。静态伪数学槽模型a0=0时，蹲表示烧静态爬特性悄曲线潜通过愉原点纤。此面时静丘态特冠性有奥四种御典型巷情况雀：1.理想骄线性渠（图a）2.具有x奇次译阶项锤的非绒线性董（图b）3.具有x一次旧及偶葬次阶饰项的刮非线皮性王（图c）4.具有x奇、虏偶次妈阶项川的非保线性制（绝图d）64除图(a)为理劲想线劣性特恢性外类（几诸乎每滩一种貌传感眠器都订不具河备如夏此特咬性，衬即都搏存在妈非线耽性）擦，其掩余均溉为非坡线性忌关系胜。仅具询有奇友次方华的多凯项式偷模型犹，图(b)，在势原点到附近活一定浆范围赚内基乘本上浸是线巧性特趣性。在设琴计传弊感器饮时，泳应将遗测量乎范围探选取剥在静财态特启性最滤接近周直线义的一牌小段口，此叹时原吃点可洒能不告在零庸点。闯以图(d)为例止，如首取ab段，皮则原园点在c点。传感代器静胸态特将性的披非线详性，直使其啄输出蜜不能霜成比采例地搭反映注被测室量的斯变化顿情况宫，而护且对煌动态埋特性魔也有屈一定谱影响税。因摄此在使期用非葬线性同传感傲器时容，必渣须对婶传感钞器输搬出特煌性进胶行线叛性处门理。65传感遗器的魂静态套特性牵主要纱由下植列几塔种性查能指要标来巨描述:1.线性坏度（含非线运性误甘差）2.灵敏利度3.分辨喜率和忙分辨零力4.迟滞摸（滞谱环）5.重复罚性6.精确穿度（装精度凭）7.稳定刑性8.漂移66传感晋器的线性签度是图指传乞感器苏的输布出与钓输入荣之间镜的线街性程曾度。一般侍来说伯传感政器都剖是非笼线性茂的，耐在非均线性际项的负次数状不高摔、输织入量蚕变化陡范围桑不大档时，抚可用班切线毁或割巷线等例直线舍来近糖似代赔表实星际曲译线的缩慧一段川，这退种方瘦法称壳为传累感器料的非法线性插特性宴的线衬性化期，所小采用灶的直筋线称扯为拟合羽直线。线性侦度（牧非线裂性误慨差）实际镰静态派特性糟曲线锹与拟药合直剩线之括间的述偏差称为非线忧性误威差。67非线则性误让差是碌以一闻定的激拟合炊直线座或理协想直谢线为冤基准限直线佣算出饮来的咳。因唇而，基准粱直线摔不同阶，所世得线舌性度帖也不您同。非线羊性误申差：式中Yma奇x为输填出量含和输监入量行实际缝曲线宇与拟慨合直牺线之押间的堂最大豆偏差仿；YFS为输尾出满蚊量程从值。68例1-警1某传眨感器敲给定斑精度咳为1.右5%软F-戚S，满锣度值冤为45兵mV，零震位值泽为5m戏V，求脸可能笋出现晌的最共大误择差（激以mV计）。蹲当传随感器甲使用抗在满战量程柿的1/黎2和1/缘瑞4时，砖计算畜可能弯产生途的测急量百悟分误肥差。筐由计追算结摘果能激得出愁什么种结论仿？解：盯满量符程（F-学S）为45mV-5mV肃=4妨0m算V可能霉出现浸的最笨大误鲁差为=40横mV1.禁5%衡=0主.6呜mV当使偏用在筹满量纷程的1/辨2和1/趁4时，斯其测死量的而相对营误差业分别品为结论幕：测橡量值鸣越接叨近传植感器筒（仪穿表）英的满侵量程封，测息量误昏差越敢小。69灵慰敏会度传感绢器的灵敏两度是畅其在白稳态何下输绞出变铺化对茄输入慨变化叠的比烂值，常吩用Sn或K来表李示。昂即对于览线性缴传感茫器，迹其灵吵敏度翼就是究它的脚静态何特性纸的斜杰率，搜如图(a)所示始。即非线夫性传烟感器围的灵晨敏度艳是一残个变瞎量，珍如图(b)所示关，即滋用dy/dx表示愚传感冒器在供某一倒工作潮点的达灵敏鸽度。70例1-辩2利用肃压电软式传稀感器星组成亡加速窝度测异量系馋统。殖其中测压电革式传才感器酬的灵嗓敏度S1幕=9陕.0吐0p维C/役g，它庄与灵碍敏度S2壳=0叉.0淡05桶V/纸pC的电泪荷放纷大器神连接限后，匹接到大灵敏代度为S3宪=2男0m不m/牛V的示裕波器诊上显碍示。商试画胖出该驻加速骨度测解量系存统的印框图碗，并景计算哨系统福总的籍灵敏贝度S。解：酷加速欣度测串量系兰统的帖框图崖为被测旨物体压电玻式传伪感器电荷仿放大李器示波仆器系统吧总灵曾敏度押为S=慨S1S2S3=9径.0参0p尘C/革g0.洒00答5V称/p指C20静mm格/V=0羞.9喊mm易/g答：卵该加遇速度典系统冶的灵区敏度蓝为0.介9m辱m/后g。71分辨象率和状分辩票力都院是表货示传注感器换能检匆测被养测量膀的最孕小值的性摇能指顺标。分辨旱力：设指传镰感器刻能检骡出被尿测信炕号的递最小稿变化买量。脚分辩忍力是串以最悔小量托程的拦单位络值来兆表示惜，有廉量纲棚。分辨标率：晃将分蔑辨力嚼除以音传感逐器的卷满量狂程就叨是传迷感器圣的分织辨率逐。分位辨率膨常以西百分惑比或院几分船之一截表示吨，无真量纲吨。分睡辨国率饥和灯分检辩沉力72迟滞(滞环)现象迟滞比特性自能表午明传唱感器凶在正目向(输入惩量增悬大)行程岸和反惠向(输入铁量减墓小)行程师期间剂，辅英出-输入甚特性栏曲线促不重方合的刷程度。对于接同一爹大小薪的输项入信拉号x，在x连续舟增大削的行误程中询，对知应某最一输愧出量胃为yi，在x连续巾减小节过程资中，薪对应酸于输贪出量话为yd之间河的差脊值叫侵做滞框环误乡丰差，剃这就汇是所无谓的散迟滞糟现象膜。该抗误差哗用E表示珠为在整率个测农量范心围内材产生属的最伏大滞远环误迅差用ma靠x表示聪，它终与满懂量程今输出岸值YFS的比扑值称忍为最阴大滞牛环率淹。73重唤复固性重复膜性表销示传袖感器谣在输漂入量坟按同对一方衔向作恩全量耕程多倚次测溜试时乓，所阳得特犁性曲杨线不姑一致留性的彩程度。多昆次按砌相同州输入伐条件典测试少的输南出特抄性曲标线越适重合朱，其腥重复多性越裤好，转误差盼也越蹲小。不重咏复性东一般拢采用俘下式啄的极间限误倒差式旨表示因：式中ma扎x为输忌出最盖大不粮重复任误差描；yFS为满炮量程任输出梢值。74稳罗定碌性稳定巩性有屿短期虏稳定袄性和渣长期往稳定趁性之冰分。悲对于始传感霸器常葬用长钓期稳及定性稻描述秤其稳本定性邀。所谓封传感房诚器的稳定梯性是泊指在纷室温站条件吼下，蔽经过栽相当电长的坑时间木间隔逝，如膜一天百、一知月或宿一年办，传雄感器鼻的输巷出与薯起始艇标定稍时的吨输出副之间凉的差搞异。因此租，通干常又享用其性不稳缘瑞定度稠来表冬征传项感器照输出勤的稳店定程击度。75漂玻移传感剪器的益漂移折是指拜在外驻界的窃干扰席下，篮输出塘量发匙生与敞输入垫量无块关的唐、不牵需要慢的变践化。漂移欢包括俩零点派漂移抱（零例漂）擦和灵随敏度渗漂移应等。零点隆漂移殃：传泪感器茫在无添输入示（或较输入圣值不榜变时勿），第每隔愈一段驼时间苗进行钟读数听，其棒输出渡偏离倦零值饰（或祸原指能示值剂）。零点侦漂移呜或灵顿敏度狗漂移采又可闯分为止时间淹漂移灾和温她度漂僵移（滩温漂垄）。时间泡漂移千是指游在规郑定的许条件睬下，俩零点拥或灵鉴敏度至随时营间的固缓慢金变化皂。温度说漂移漂为环汁境温崭度变搜化而课引起许的零分点或早灵敏校度的助漂移担程度瓶。一般峡以温拐度变炒化1℃输出携最大慰偏差阴与满表量程味的百废分比招来表训示。ma出x——输出夺最大涛偏差拖；T——温度拉变化咸范围式中y0——最大吐零点亿偏差恰（或嗓相应虹偏差毒）76动态抹模型动态瘦模型寻指传储感器辈在准腹动态动信号另或动百态信继号作态用下卫，描妈述其挑输出辜和输世入信进号的肢一种肆数学觉关系雕。例如船，我饰们将浅数显惹温度骡计从虏一个敲温度泰为T0的环删境中揭移动肤到另翻外一饲个温固度为T1的环怖境中眉时，股温度氧计的雹测温肝端（退热电镜偶）顿的介喉质环鄙境从T0摄氏湖度升奸至T1摄氏染度，颂而温帖度计疫反映德出来花的温邪度从T0变化针到T1摄氏洪度要登经历舞一段虾时间帖，即销温度滋计要经过海一段番时间己才能谷反映链出环仆境的括实际环温度为。这仪就是厨所谓耳的动发态误辈差。动态科模型通常届采用良微分仇方程阴和传豆递函交数等欠来描氧述。1.微分魂方程绝大个多数刷传感啦器都端属模膝拟（延连续洪变化胃）系盯统之召列。积描述币模拟竟系统柱的一仔般方掉法是碍采用恼微分匀方程叨。式中：x为输属入量；y为输逃出量；t为时佛间；an,an-1,…需,a0和bm,bm-1,…京,b0为传表感器盗的结顾构参系数（僚是常醒量）例。对于装传感木器，甚除b0≠0外，一般各取b1,b2,…鲜,bm为0。线性脑系统以的数址学模牛型为叠一常怜系数石线性氏微分俱方程鬼。对龙线性观系统晶动态虫特性欢的研凶究，租主要艺是分胜析数骄学模武型的沟输入滩量x与输乒出量y之间级的关倒系，侄通过口对微批分方硬程求猛解，伯得出警动态忌性能开指标屑。78在零些初始塌条件俩下，袄对上着式进贷行拉传式变傲换得：在零邮初始捐条件宵下，谢系统临（或疫元件吹）输撇出量拳的拉痕氏变犁换与景其输荒入量菊的拉捕氏变般换之混比，居即为熄系统板（或成元件女）的耽传递醒函数摩。2.传递附函数研究度动态若特性牛可以全从时域和频域两个糠方面薪，采恰用时域袖响应姻法和煎频率涂响应站法来分椅析。由于杨输入扇信号顷的时纪间函冬数形堤式是恐多种级多样优的，蜘在时算域内屯研究钳传感推器的案响应堤特性要时，终只能辆研究第几种岔特定委的输任入时误间函掏数(如阶距跃函府数、接脉冲却函数风和斜醋坡函街数等)的响教应特雾性。在频雹域内白研究乌动态故特性宰一般监是采思用正移弦函茅数得酬到频坊率响改应特锄性。为了删便于辟比较肝、评艰价或辰动态瘦定标谋，最诵常用盒的输驾入信语号为求阶跃铃信号瓶和正类弦信拔号。裹因此昨，对级应的轿方法驻为阶跃筋响应蜂法和吴频率矛响应探法。1.阶跃承响应当给也静止川的传前感器贼输入现一个章单位箩阶跃步函数小信号表时，佳即为表悔征传按感器李的动窗态特宏性，贺常用炮以下化几项涨指标向来衡俭量阶蓝跃响贯应特为性，竭如图娇所示邮。2.频率烫响应在采揉用正停弦输亭入研纲究传浊感器帅频域破动态丑特性独时，矿常用块幅频凤特性裤和相免频特亲性来涉描述际传感妨器的座动态泛特性强。在定坦常线类性系华统中贼，拉煮普拉殃斯变酬换为剧广义暮的傅劫立叶林变换境，即间取s=+柱j中的=风0，则s=j，即挽拉普千拉斯息变换间局限交与s平面谜的虚抛轴，僻则得酷到傅肺立叶拖变换迫。H（j）称叔为传柄感器冒的频编率响异应函族数，抗简称牙频率扒响应屑或频放率特柿性。踢很明景显，淘频率斧响应思是传洗递函抛数的拍一个韵特例叫。不徐难看协出，蜜传感转器的喷频率朽响应键就是序在初渠始条镜件为邪零时料，输丙出量绳的傅巧立叶心变换破与输详入量断的傅惜立叶顶变换缠之比壤，它滥是在哀频域绒对系词统传抱递信该息特招性的脱描述娱。通常样，频锹率响勉应函多数H(jω)是一胀个复也变函氧数，哑它可郑以用衔指数汪形式嫌表示低，即其中A(ω)称为避传感诵器的幅频猛特性犁，也劝称为徐传感片器的消动态场灵敏香度(或增右益)。A(ω)表示伤传感果器的栗输出私与输旧入的狠幅值牲比随竿输入敏信号私频率违而变泉化的勤关系粱。分别犁表示的实版部和号虚部来，则败频率袋特性竭的相湖位角槐为：(ω)称为睡传感蓬器的锅相频特去性，辣通常解为负疾值。若以3.典型残环节技传感略器系漏统的停动态随响应隆分析多数啄传感邪器输沉出与词输入询的关仙系均鞭可用戒零阶承、一腾阶和兰二阶史微分州方程涉来描易述，虽据此犬，可各把传抓感器膀分为铅零阶唱传感烈器、桐一阶删传感宿器和捉二阶森传感蒙器。袭下面糖分别捐讨论厕这几增种传工感器喘的数经学模研型。（1）零讨阶传鲁感器a0y(惩t)皱=烫b0x(前t)或零阶棕传感世器具头有理圈想的大动态书特性恩，无罪论被董测量x(接t)如何随时醒间变梨化，狗零阶欠传感手器的责输出娱都不窑会失溜真。（2）阶详跃输袜入时脊的阶反跃响烫应一阶伴传感限器的直阶跃尘响应对一阶贪系统裂的传拢感器织，设碰在t=叛0时，x和y均为0，当t>腊0时，