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第1章传感器的基础知识1.1检测技术的基本概念1.2传感器的定义和组成1.3传感器的类型和特性静态测量和动态测量直接测量和间接测量接触式测量与非接触式测量在线测量和离线测量测量的分类01所谓测量，就是人们借助专用技术工具，采用相应方法，对被测量取得定性或定量认识的过程。测量的基本概念021.1检测技术的基本概念绝对误差测量误差及其分类相对误差示值相对误差引用误差1.1检测技术的基本概念测量误差及其分类准确度等级我国的模拟仪表的准确度通常分为7个等级1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.01.1检测技术的基本概念1.2传感器的定义和组成传感器的定义广义：传感器是一种能把特定的非电量信号（物理量、化学量、生物量登）按一定规律转换成某种便于处理和传输的另一种物理量(一般为电量)的装置。狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）定义是：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置。1.2传感器的定义和组成传感器的组成敏感元件(又称预变换器)感受被测量;转换元件将响应的被测量转换成电参量;测量电路把电参量接入电路转换成电量;核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。敏感元件转换元件测量电路电量输出被测量1.3传感器的类型和特性传感器的分类按被测对象的参数分类位移传感器、力传感器、力矩传感器、压力传感器、振动传感器、加速度传感器、流量传感器、流速传感器、液位传感器、温度传感器、湿度传感器等按变换原理分类电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、光电式传感器、热电式传感器、超声波传感器、光栅传感器、红外传感器、光纤传感器、激光传感器等按输出特性的线性与否分类线性传感器和非线性传感器传感器的输入量可分为静态量和动态量。静态量指稳定状态的信号或变化缓慢的信号（准静态）。动态量通常指周期信号、瞬变信号或随机信号。02传感器的静态特性指标011.3传感器的类型和特性静态特性可以用函数式表示为当输入量（X）为静态（常量）或变化缓慢的信号时（如温度、压力），讨论传感器的静态特性，输入输出关系称静态特性。传感器的静态特性指标1.3传感器的类型和特性030201传感器的输出输入关系或多或少地存在非线性。在不考虑迟滞、蠕变、不稳定性等因素的情况下，其静态特性可用下列多项式代数方程表示：各项系数不同，决定了特性曲线的具体形式。传感器的静态特性指标1.3传感器的类型和特性（1）理想的线性特性（2）仅有奇次非线性项（3）仅有偶次非线性项（4）同时有奇偶次非线性项讨论a0=0时的情形，即静态特性曲线通过原点的情形：理想的线性关系关于原点对称，在输入X=0较大的范围有较好的线性关系线性差，一般很少采用一般情况传感器静态校准曲线(实际曲线)是在静态标准条件下测定的。利用一定精度等级的校准设备，对传感器进行往复循环测试，即可得到输出-输入数据。将这些数据取平均，即为传感器的静态校准曲线。X静态特性校准曲线Y传感器的静态特性指标1.3传感器的类型和特性1.3传感器的类型和特性（1）线性度（2）灵敏度（3）最小检测量和分辨力（4）迟滞（5）重复性（6）零点漂移（7）温漂传感器的静态特性指标线性度传感器的静态特性指标在规定的条件下，传感器静态校准曲线(实际曲线)与拟合直线间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。1.3传感器的类型和特性1.3传感器的类型和特性YXYiXiY=kX+b（1）线性度是校准曲线与拟合直线间的最大偏差是传感器满量程输出是线性度可见，直线拟合方法不一样，线性度会不一样传感器的静态特性指标1.3传感器的类型和特性YXYiXiY=kX+b理想直线的选择原则是：既能反映实际曲线的趋势，又能使非线性误差的绝对值最小。另外，还应考虑使用是否方便，计算是否简便。①端点连线(端基法)拟合；②最小二乘拟合；③理论拟合；④端点连线平移拟合；常用拟合方法：传感器的静态特性指标（1）线性度1.3传感器的类型和特性a)理论拟合b)端点连线拟合c)端点连线平移拟合传感器的静态特性指标（1）线性度1.3传感器的类型和特性最小二乘法拟合设拟合直线方程：0yyixy=kx+bxI最小二乘拟合法y=kx+b若实际校准测试点有n个，则第i个校准数据与拟合直线上响应值之间的残差为：Δi