《传感器技术》概念知识复习解读.doc

传感器技术复习纲要 第0章 绪论 传感器作为整个检测系统的前哨，它提取信息的准确与否直接决定着整个检测系统的精度。 人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。 表征物质特性及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。 电量——一般是指物理学中的电学量，例如电压、电流、电阻、电容及电感等； 非电量——则是指除电量之外的一些参数，例如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度及酸碱度等等。 非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。 传感器处于研究对象或检测控制系统的最前端，是感知、获取与检测各种信息的窗口，它的作用是延伸、扩展、补充或代替人的听觉、视觉和触觉等器官的功能。它是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以生存和发展的物质与技术基础。 传感器定义：能够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或装置。 敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件 。 转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。在图中，转换元件是可变电感线圈3，它把输入的位移量转换成电感的变化。 基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。传感器只完成被测参数至电量的基本转换，然后输入到测控电路，进行放大、运算、处理等进一步转换，以获得被测值或进行过程控制。 敏感元件的输出就是转换元件的输入，敏感元件把输入转换成电路参量。 传感器的分类 传感器的种类十分繁多，其分类方法也很多。 首先，按照传感器的工作机理，可分为物理型、化学型、生物型等。 其次，按构成原理，可分为结构型和物性型两大类。 结构型传感器是利用物理学中场的定律构成，如力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。 物性型传感器是利用物质定律构成，例如，虎克定律、欧姆定律等。 仪表的精度等级是用仪表的绝对误差来表示的。 第1章 传感器的一般特性 静态输入量:不随时间变化或变化很慢的输入信号。 动态输入量:是指随时间变化的输入信号。 传感器的静态特性: 在被测量的各个值处于稳定状态时，输入量与输出量之间的关系。通常要求传感器在静态情况下的输出-输入关系保持线性。 实际应用中，若非线性项的次数不高，则在输入量变化不大的范围内，用切线或割线代替实际的静态特性曲线的某一段，使传感器的静态特性近似于线性，这称为传感器静态特性的线性化。 传感器的动态特性：传感器的动态特性是指传感器对于随时间变化的输入量的响应特性，传感器所检测的非电量信号大多数是时间的函数。为了使传感器输出信号和输入信号随时间的变化曲线一致或相近，我们要求传感器不仅有良好的静态特性，而且还应具有良好的动态特性。传感器的动态特性是传感器的输出值能够真实地再现变化着的输入量能力的反映。 线性度和非线性误差 传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。 传感器的差动测量方法的优点是 减小了非线性误差 、提高了测量灵敏度。 从传感器的性能看，希望具有线性关系，但实际遇到的传感器大多为非线性，这时传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示 线性度（非线性误差） 在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线与其拟合曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度，通常用相对误差来表示，即 常用拟合方法 ①理论拟合；②过零旋转拟合；③端点连线拟合；④端点连线平移拟合；⑤最小二乘拟合；⑥最小包容拟合等。 灵敏度：到达稳定工作状态时输出变化量与引起该变化的输入变化量之比。其计算方法为K=输出变化量/输入变化量 = 精度 传感器的精度表示传感器在规定条件下允许的最大绝对误差相对于传感器满量程输出的百分比。 迟滞 迟滞是指在相同工作条件下作全测量范围校准时，在同一次校准中对应同一输入量的正行程和反行程输出值间的最大偏差，迟滞误差的另一名称叫回程误差。 重复性 重复性是指在同一工作条件下，输入量按同一方向在全测量范围内连续变动多次所得特性曲线的不一致性，重复性所反映的是测量结果偶然误差的大小，而不表示与真值之间的差别。 零点漂移 零点漂移:传感器无输入（或某一输入值不变）时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值（或原指示值），即为零点漂移（简称零漂）。 温漂 温漂表示温度变化时，传感器输出值的偏离程度。 第2章 电阻应变式传感器 应变 物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象。 弹性应变 当外力去除后，物体能够完全恢复其