傳感器的基本知識——圖爾克

一、傳感器的界說

　　國家規范GB7665-87對傳感器下的界說是：“能感觸規則的被丈量并依照必定的規則轉化成可用信號的器件或設備，通常由靈敏元件和轉化元件組成”。傳感器是一種檢測設備，能感觸到被丈量的信息，并能將檢測感觸到的信息，按必定規則變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿意信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記載和控制等要求。它是完成自動檢測和自動控制的首要環節。

　　二、傳感器的分類

　　現在對傳感器尚無一個統一的分類辦法，但比較常用的有如下三種：

　　1、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器 ;

　　2、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器;

　　3、按傳感器輸出信號的性質分類，可分為：輸出為開關量(“1”和"0”或“開”和“關”)的開關型傳感器;輸出為模擬型傳感器;輸出為脈沖或代碼的數字型傳感器。

　　三、傳感器的靜態特性

　　傳感器的靜態特性是指對靜態的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互聯系。由于這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的聯系，即傳感器的靜態特性可用一個不含時間變量的代數方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態特性的主要參數有：線性度、靈敏度、分辯力和遲滯等。

傳感器的基本知識——圖爾克

　　四、傳感器的動態特性

　　所謂動態特性，是指傳感器在輸入改變時，它的輸出的特性。在實踐工作中，傳感器的動態特性常用它對某些規范輸入信號的呼應來表明。這是由于傳感器對規范輸入信號的呼應容易用試驗辦法求得，并且它對規范輸入信號的呼應與它對恣意輸入信號的呼應之間存在必定的聯系，往往知道了前者就能推定后者。*常用的規范輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態特性也常用階躍呼應和頻率呼應來表明。

　　五、傳感器的線性度

　　通常情況下，傳感器的實踐靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實踐工作中，為使外表具有均勻刻度的讀數，常用一條擬合直線近似地代表實踐的特性曲線、線性度(非線性差錯)就是這個近似程度的一個性能指標。

　　擬合直線的選取有多種辦法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或將與特性曲線上各點偏差的平方和為*小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為*小二乘法擬合直線。

　　六、傳感器的靈敏度

　　靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量改變△y對輸入量改變△x的比值。

　　它是輸出一輸入特性曲線的斜率。假如傳感器的輸出和輸入之間顯線性聯系，則靈敏度S是一個常數。否則，它將隨輸入量的改變而改變。

　　靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移改變1mm時，輸出電壓改變為200mV，則其靈敏度應表明為200mV/mm。

　　當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為擴大倍數。

　　進步靈敏度，可得到較高的丈量精度。但靈敏度愈高，丈量規模愈窄，安穩性也往往愈差。

　　七、傳感器的分辯力

　　分辯力是指傳感器或許感觸到的被丈量的*小改變的才能。也就是說，假如輸入量從某一非零值緩慢地改變。當輸入改變值未超越某一數值時，傳感器的輸出不會發生改變，即傳感器對此輸入量的改變是分辯不出來的。只有當輸入量的改變超越分辯力時，其輸出才會發生改變。

　　通常傳感器在滿量程規模內各點的分辯力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量發生階躍改變的輸入量中的*大改變值作為衡量分辯力的指標。上述指標若用滿量程的百分比表明，則稱為分辯率。

　　八、電阻式傳感器

　　電阻式傳感器是將被丈量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉化式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。

　　九、電阻應變式傳感器

　　傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下發生機械形變，從而使電阻值隨之發生相應的改變。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應小等優點。

　　十、壓阻式傳感器

　　壓阻式傳感器是根據半導體資料的壓阻效應在半導體資料的基片上經分散電阻而制成的器件。其基片可直接作為丈量傳感元件，分散電阻在基片內接成電橋形式。當基片遭到外力作用而發生形變時，各電阻值將發生改變，電橋就會發生相應的不平衡輸出。

　　用作壓阻式傳感器的基片(或稱膜片)資料主要為硅片和鍺片，硅片為靈敏資料而制成的硅壓阻傳感器越來越遭到人們的注重，尤其是以丈量壓力和速度的態壓阻式傳感器應用*為普遍。

　　十一、熱電阻傳感器

　　熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度改變而改變這一特性來丈量溫度及與溫度有關的參數。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用?，F在較為廣泛的熱電阻資料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數大、線性好、性能安穩、運用溫度規模寬、加工容易等特點。用于丈量-200℃——+500℃規模內的溫度。

　　十二、傳感器的遲滯特性

　　遲滯特性表征傳感器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的*大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表明。

　　遲滯可由傳感器內部元件存在能量的吸收造成。

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