传感器的基本知识——图尔克

一、传感器的界说

　　国家规范GB7665-87对传感器下的界说是：“能感触规则的被丈量并依照必定的规则转化成可用信号的器件或设备，通常由灵敏元件和转化元件组成”。传感器是一种检测设备，能感触到被丈量的信息，并能将检测感触到的信息，按必定规则变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满意信息的传输、处理、存储、显示、记载和控制等要求。它是完成自动检测和自动控制的首要环节。

　　二、传感器的分类

　　现在对传感器尚无一个统一的分类办法，但比较常用的有如下三种：

　　1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器 ;

　　2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器;

　　3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量(“1”和"0”或“开”和“关”)的开关型传感器;输出为模拟型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。

　　三、传感器的静态特性

　　传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互联系。由于这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的联系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辩力和迟滞等。

　　四、传感器的动态特性

　　所谓动态特性，是指传感器在输入改变时，它的输出的特性。在实践工作中，传感器的动态特性常用它对某些规范输入信号的呼应来表明。这是由于传感器对规范输入信号的呼应容易用试验办法求得，并且它对规范输入信号的呼应与它对恣意输入信号的呼应之间存在必定的联系，往往知道了前者就能推定后者。*常用的规范输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃呼应和频率呼应来表明。

　　五、传感器的线性度

　　通常情况下，传感器的实践静态特性输出是条曲线而非直线。在实践工作中，为使外表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实践的特性曲线、线性度(非线性差错)就是这个近似程度的一个性能指标。

　　拟合直线的选取有多种办法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的平方和为*小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为*小二乘法拟合直线。

　　六、传感器的灵敏度

　　灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量改变△y对输入量改变△x的比值。

　　它是输出一输入特性曲线的斜率。假如传感器的输出和输入之间显线性联系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的改变而改变。

　　灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移改变1mm时，输出电压改变为200mV，则其灵敏度应表明为200mV/mm。

　　当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为扩大倍数。

　　进步灵敏度，可得到较高的丈量精度。但灵敏度愈高，丈量规模愈窄，安稳性也往往愈差。

　　七、传感器的分辩力

　　分辩力是指传感器或许感触到的被丈量的*小改变的才能。也就是说，假如输入量从某一非零值缓慢地改变。当输入改变值未超越某一数值时，传感器的输出不会发生改变，即传感器对此输入量的改变是分辩不出来的。只有当输入量的改变超越分辩力时，其输出才会发生改变。

　　通常传感器在满量程规模内各点的分辩力并不相同，因此常用满量程中能使输出量发生阶跃改变的输入量中的*大改变值作为衡量分辩力的指标。上述指标若用满量程的百分比表明，则称为分辩率。

　　八、电阻式传感器

　　电阻式传感器是将被丈量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转化式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。

　　九、电阻应变式传感器

　　传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下发生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的改变。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点。

　　十、压阻式传感器

　　压阻式传感器是根据半导体资料的压阻效应在半导体资料的基片上经分散电阻而制成的器件。其基片可直接作为丈量传感元件，分散电阻在基片内接成电桥形式。当基片遭到外力作用而发生形变时，各电阻值将发生改变，电桥就会发生相应的不平衡输出。

　　用作压阻式传感器的基片(或称膜片)资料主要为硅片和锗片，硅片为灵敏资料而制成的硅压阻传感器越来越遭到人们的注重，尤其是以丈量压力和速度的态压阻式传感器应用*为普遍。

　　十一、热电阻传感器

　　热电阻传感器主要是利用电阻值随温度改变而改变这一特性来丈量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。现在较为广泛的热电阻资料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能安稳、运用温度规模宽、加工容易等特点。用于丈量-200℃——+500℃规模内的温度。

　　十二、传感器的迟滞特性

　　迟滞特性表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的*大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表明。

　　迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。

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