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2025-1-161传感器及其一般特性

2025-1-162人通過五官接受外界資訊，經大腦思維（資訊處理），作出相應的動作。而對於用電腦控制的自動化系統，電腦則相當於人的大腦，感測器則相當於人的五官。一、概論人體與智能機器的對應關係

2025-1-163感測器的定義和組成定義：被測量：物理量、化學量、生物量……規律：確定規律，可以重複（線性、非線性、週期）可用信號：便於處理和傳輸的非雜訊信號（電信號、光信號……）例：電阻應變片—變形和溫度變化--電阻變化感測器：傳--傳遞資訊；感--感受被測量；器--器件；感測器是現代科學的耳目。感測器是一種把特定的被測資訊量按照一定規律轉換成為可用信號輸出的器件或裝置。

2025-1-164感測器的定義和組成感測器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成。電量被測量敏感元件轉換元件轉換電路非電量輸出

2025-1-165感測器的定義和組成●敏感元件：直接感受被測量，並輸出與被測量成確定關係的某一物理量的元件。如：粘貼於構件上的電阻應變片，直接感受應變，並將應變的變化轉換為電阻的變化。說明：以現有的方法和技術，並非所有的非電量都能直接變換為電量，而是常需要預變換。即：將被測非電量預先變換為一種易於變換成電量的非電量。如：電容式壓力感測器中的膜片就是敏感元件，它首先將壓力量預變換成位移量，然後再將位移量變換為電容量。故敏感元件也稱預變換器。

2025-1-166感測器的定義和組成●轉換元件：以敏感元件的輸出為輸入，把輸入轉換成電量的器件。有時敏感元件和轉換元件合成一體，如電阻應變計、壓電晶體等。●轉換電路（測量電路）：是將傳感元件輸出的電信號轉換為便於顯示、控制和處理為有用信號的電路。使用較多的有惠斯登電橋電路。由於傳感元件輸出的信號一般較小，大多數測量電路還包括了放大器，但有時把放大器歸在測量儀器中。

2025-1-167感測器的分類分類法型式說明按輸入量位移：線/角位移；速度：線/角速度；加速度：線/角加速度；力：壓力、應力等以被測量命名（即按用途分類）按工作原理電阻式電容式電感式壓電式磁電式熱電式光電式光纖式利用電阻參數變化實現信號轉換利用電容參數變化實現信號轉換利用電感參數變化實現信號轉換利用壓電效應實現信號轉換利用電磁感應原理實現信號轉換利用熱電效應實現信號轉換利用光電效應實現信號轉換利用光纖特性參數變化實現信號轉換按輸出量模擬式數字式輸出量為模擬信號（電壓、電流、……）輸出量為數字信號（脈衝、編碼、……）

2025-1-168現代化的感測器必須具備以下特點：感測器的必備特點高精度——高精度的測量必須使用高精度的感測器。小型化——很多測量場合要求感測器具有盡可能小的尺寸。集成化——其一是將感測器與放大器、溫度補償電路等集成在同一晶片上；其二是將同一類的感測器集成在同一芯片上，構成二維陣列式感測器，如面型固態圖像感測器（CCD）。數位化——為了使感測器與電腦直接聯機，要求感測器本身的信號數位化。智能化——智能化感測器與微型電腦相結合，兼有檢測與資訊處理，甚至自動化操作的功能。根據測試目的和實際條件，合理的選用感測器。

2025-1-169感測器的基本特性感測器的輸出-輸入關係特性是感測器的基本特性（與其內部參數有密切關係），從誤差角度去分析輸出-輸入特性是測量技術所要研究的主要內容之一。感測器特性分為靜態特性和動態特性。衡量感測器的特性又有靜態性能指標和動態性能指標之分。二、感測器的靜態特性和動態特性

2025-1-16101、靜態特性感測器在穩態信號作用下，其輸出-輸入的關係稱為靜態特性。衡量感測器靜態特性的重要指標是線性度、靈敏度、重複性、遲滯、零點漂移和溫度漂移等技術指標，感測器本身的特點、被測量及外界條件都可能影響這些技術指標。

2025-1-1611輸出－輸入特性的非線性YFSyyyYFSYFSxmxmxmxxxΔLmaxΔLmaxΔLmax感測器的線性度就是其輸出量與輸入量之間的實際關係曲線與擬合直線的偏離程度，又稱非線性誤差。如圖中所示的?Lmax值，取其中最大值與輸出滿度值之比作為評價非線性誤差的指標。（1）線性度

2025-1-1612感測器的靈敏度是指穩態時，輸出增量Δy與輸入增量Δx的比值，對於線性感測器，靈敏度就是靜態特性的斜率：而非線性感測器的靈敏度是一個變數，即用dy/dx表示感測器在某一工作點的靈敏度。靈敏度定義y0xyy0(a)線性感測器x0