第二章傳感器的基本知識課件

第二章傳感器的基本知識1

傳感器定義:能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律將其轉換成有用信號輸出的器件或裝置。上次課主要內容①傳感器是測量裝置，能完成檢測任務；②輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等；③輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉換、處理、顯示等，可以是力、光、電物理量，主要是電物理量；這是因為電信號是最適合于處理、傳輸、轉換和定量運算。④輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度。

傳感器的發(fā)展方向開發(fā)新型傳感器的途徑根據傳感器的功能要求，它一般由敏感元件、轉換元件、電子線路三部分組成多功能傳感圖像傳感智能傳感化學量與生物量傳感器新原理新材料新制造手段生物醫(yī)學傳感器的分類醫(yī)學上傳感器的主要用途按被測量分類：物理量、化學量、生物量按識別元件分類：酶傳感器、免疫傳感器、核酸探針傳感器按信號轉換器分類：熱敏、壓電、光學、電化學。。。。。。檢測生物體信息：心音、血壓、脈搏。。。監(jiān)護：長時間連續(xù)測定臨床檢測與診斷：利用化學量傳感器和生物量傳感器第2章傳感器基本知識2-1傳感器的靜態(tài)特性2-2傳感器的動態(tài)特性2-3傳感器的干擾與噪聲2-4醫(yī)用傳感器的安全性和可靠性2-5生物醫(yī)學傳感器的安全評價2-6傳感器的標定與校準2-7彈性敏感元件6傳感器或測量系統(tǒng)功能框圖不失真地完成信號的轉換概

述傳感器特性主要是指輸出與輸入間的關系

靜態(tài)特性：輸入量為常量，或變化極慢動態(tài)特性：輸入量隨時間較快地變化時傳感器的靜態(tài)特性只是動態(tài)特性的一個特例。概

述§2-1傳感器的靜態(tài)特性

定義：傳感器在被測量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時，輸入量為恒定值而不隨時間變化時，其相應輸出量亦不隨時間變化，這時輸出量和輸入量之間的關系稱為靜態(tài)特性。1.傳感器的靜態(tài)特性不含有時間變量(2-1)傳感器靜態(tài)特性數學模型傳感器的靜態(tài)特性可由下列方程式表示：有以下四種情況：（1）線性特性（圖a）X高次項為零，線性方程為：此時，稱為傳感器的靈敏度線性傳感器

(2)非線性項僅有奇次項（圖b）注意，在圖(b)中,原點附近較大范圍內輸出、輸入特性基本上是線性的。另外，輸出－輸入特性曲線關于原點對稱（奇函數性質）:(3)非線性項僅有偶次項（圖c）注意，在圖(c)中,相對線性范圍中心偏離原點。另外，輸出－輸入特性曲線無對稱性。(4)奇偶次項都有的非線性(圖d)在設計傳感器時，應將測量范圍選取在靜態(tài)特性最接近直線的一小段，靜態(tài)特性可近似線性。此時原點可能不在零點，以圖(c)為例，如取ab段，則其原點在c點。注意：傳感器的靜態(tài)特性是在靜態(tài)標準條件下校準的.校準方法：在靜態(tài)標準工作狀態(tài)下，1.利用一定精度等級的校準設備；2.對傳感器進行反復循環(huán)測試，即可得到輸出一輸入數據；3.將這些數據列成表格，再畫出各被測量值的正行程輸出值和反行程輸出值的平均值連接起來的曲線，即傳感器的靜態(tài)校準曲線。

靜態(tài)標準條件：傳感器的靜態(tài)校準2.衡量傳感器靜態(tài)特性的指標

1）測量范圍2）線性度3)遲滯

4)重復性5)靈敏度

6)精密度和正確度7）靈敏限（分辨力）8）漂移

1）測量范圍

傳感器的測量范圍是指按其標定的精確度可進行測量的被測量的變化范圍，而測量范圍的上限值

Ymax與下限值Ymin之差就是傳感器的量程

YFS

，即YFS=Ymax-Ymin例如:某溫度計的測量范圍為-20~100?C，則其量程

YFS=100?C

-(-20?C)=120?C

2.衡量傳感器靜態(tài)特性的指標2）線性度(非線性誤差)傳感器的線性度是指傳感器的輸出與輸入之間數量關系的線性程度。

2）線性度(非線性誤差)定義：在規(guī)定條件下,傳感器校準曲線與某一選定的擬合直線間的最大偏差與滿量程(F.S)輸出平均值的百分比,稱為線性度

L。采用擬合直線的方法不同，則其擬合后所得到的基準直線不同，計算出的線性度也會不一樣。所以要特別注意：說明某傳感器的線性度是多少時，不能籠統(tǒng)的說線性度或非線性誤差，必須同時說明所依據的基準直線，即采用什么樣的擬合方法。注意：

a)理論直線擬合（理論線性度）

利用靜態(tài)方程的第一種情況：幾種常用的擬合直線方法:

特點：方法比較明確和方便，但擬合精度較低b）端基法

把傳感器校準數據的零點輸出平均值a0和滿量程輸出平均值b0連成的直線ab作為傳感器特性的擬合直線。

方法簡單，但因未考慮到所有校準點數據的分布，擬合精度較低。端基線性度擬合直線式中Y—輸出量

X—輸入量

a0—Y軸上截距

K—直線a0b0的斜率c）最小二乘法假設擬合直線的方程式為：而實際測量了n個點，則有n個校準數據Y1、Y2、……Yn。自然就可知，每個數據點都與擬合直線有偏差，△i（i＝1，……，n）。xY=a0+KXy最小二乘法擬合直線最小二乘法的原則就是使這些△i之和最小。亦即使對K和a0的一階偏導數等于零。來求出K和a0的表達式3)遲滯

遲滯是描述傳感器的正向和反向特性不一致的程度.遲滯特性傳感器在全量程范圍內最大的遲滯差值ΔHmax與滿量程輸出值YFS之比稱為遲滯誤差，用δH表示，即4)重復性重復性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測量范圍內連續(xù)變動多次所得特性曲線的不一致的程度。重復性誤差屬于隨機誤差，在數值上用各測量值正、反行程標準偏差最大值的兩倍或三倍與滿量程的百分比。即：

重復性標準偏差

用貝塞爾公式計算：5)靈敏度K

傳感器的靈敏度指到達穩(wěn)定工作狀態(tài)時輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比。靈敏度反映了傳感器對被測參數變化的靈敏程度6)精密度和正確度(1）精密度是描述在同一測量條件下，測量儀表指示值不一致的程度，反應測量結果中的隨機誤差的大小。由兩個因素確定：重復性、儀表能顯示的有效位數。

精密度是隨機誤差大小的標志，精密度高，意味著隨機誤差小。(2）正確度

說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。正確度是系統(tǒng)誤差大小的標志，正確度高意味著系統(tǒng)誤差小。表示測量結果有規(guī)律的偏離真值的程度，它反映了測量結果中系統(tǒng)誤差的大小。注意：精密度高不一定正確度高，同樣，正確度高不一定精密度高。（a）正確度高而精密度低（b）正確度低而精密度高（c）精度高精度等級，用A來表示。A定義為：儀表在規(guī)定工作條件下，其最大絕對允許誤差值相對儀表測量范圍的百分數，即：△A為傳感器的絕對誤差。傳感器與測量儀表精度等級A以一系列標準百分數值來進行分檔。（0.001，0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.3，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0……）注意：被測值及其誤差必須用一致的數值表示。也即，測量的數值結果的有效數字不應超過考慮到結果的不確定性而確定的可靠測量結果的有效數字。

例如：測溫，20℃±1℃是對的，而20℃±0.1℃，20.5℃±1℃和20.5℃±10％是不正確的。例：用量程為5安培，精度等級為0.5級的電流表測量5安培和2.5安培的電流，問其絕對誤差各為多少？

例：

1.0級量程0～100V電壓表，

0.5級量程0～400V的電壓表，要測量90V的電壓哪一個較好？7）靈敏限（分辨力）靈敏限是指輸入量的變化不一致引起輸出量任何可見變化的量值范圍。是傳感器能確切反映被測量的最低極限量，靈敏限愈小，表示傳感器檢測微量的能力越高。

例如：某血壓傳感器當壓力小于0.15KPa時無輸出，則其靈敏限為0.15KPa。

閾值：當一個傳感器的輸入從零開始緩慢地增加時，只有在達到某一個最小值后，才能測得輸出，這個最小值就稱為傳感器的閾值。8）漂移（穩(wěn)定性/長時間工作穩(wěn)定性）

漂移是指傳感器在輸入量不變時，輸出量隨時間發(fā)生的變化。零點漂移溫度漂移產生漂移的原因：1、傳感器自身結構參數的變化；2、外界工作環(huán)境參數的變化。傳感器無輸入(或某一輸入值不變)時，每隔一段時間進行讀數，其輸出偏離零值(或原指示值)，即為零點漂移。零點漂移溫度漂移溫漂表示溫度變化時，傳感器愉出值的偏離程度。一般以溫度變化1℃輸出最大偏差與滿量程的百分比來表示。1.傳感器的靜態(tài)特性方程2.衡量傳感器靜態(tài)特性的指標測量范圍、線性度、遲滯、重復性、靈敏度、精密度和正確度、準確度、靈敏限、零點漂移、溫漂內容小結所謂動態(tài)特性是指傳感器對于隨時間變化的輸入量的響應特性。對于任何傳感器只要輸入量是時間的函數，則其輸出量也將是時間的函數，其間的關系要用動態(tài)特性來說明?！?-2傳感器的動態(tài)特性動態(tài)特性好的傳感器，其輸出變化曲線可以完全再現輸入變化曲線，即二者有相同的時間函數。除理想狀態(tài)，輸出信號一定不會與輸入信號有相同的時間函數，這種輸入輸出之間的差異就是動態(tài)誤差。動態(tài)測溫

例如：影響動態(tài)特性的“固有因素”任何傳感器都有，只不過它們的表現形式和作用程度不同而已。

標準輸入信號：正弦輸入信號階躍輸入信號其中第一種最常用。通常根據標準輸入特性來研究傳感器的動態(tài)特性。對于線性系統(tǒng)的動態(tài)響應研究，最廣泛使用的數學模型是線性常系數微分方程式。只要對微分方程求解，就可以得到動態(tài)特征指標。一．動態(tài)特性的一般數學模型對于線性定常（時間不變）系統(tǒng)，其數學模型為高階常系數線性微分方程，即(2-9)高階常系數線性微分方程：若用算子D表示

利用拉氏變換，可以化為：(2-10)(2-11)二階常系數齊次線性微分方程:和它的導數只差常數因子,代入①得稱②為微分方程①的特征方程,1.當時,②有兩個相異實根方程有兩個線性無關的特解:因此方程的通解為(r

為待定常數),①所以令①的解為②則微分其根稱為特征根.2.當時,

特征方程有兩個相等實根則微分方程有一個特解設另一特解(u(x)待定)代入方程得:是特征方程的重根取u=x,則得因此原方程的通解為3.當時,

特征方程有一對共軛復根這時原方程有兩個復數解:

利用解的疊加原理,得原方程的線性無關特解:因此原方程的通解為小結:特征方程:實根特征根通解以上結論可推廣到高階常系數線性微分方程.零階傳感器二階傳感器一階傳感器電位器式傳感器、變面積式的電容傳感器玻璃液體溫度計、不帶套管熱電偶測溫系統(tǒng)測血壓、生理壓力傳感器、加速度型心音傳感器等。生物醫(yī)學傳感器的三種典型形式1、零階傳感器描述零階傳感器微分方程為:即其中K為靜態(tài)靈敏度(2-12)

【例1】線性電位器就是一個零階傳感器。2、一階傳感器描述一階傳感器的一階微分方程為：(2-14)(2-15)用算子D表示，則為：一階系統(tǒng)又稱為慣性系統(tǒng)

【例2】表示玻璃液體溫度計的感溫部，其質量為m，比熱為c

，其表面積為S，被測介質和溫度計之間的熱傳導系數為h。如不考慮由輻射的傳熱，根據熱平衡原理有溫度計感溫部式中T是溫度計的溫度，Ti是被測介質的溫度，t是時間，上式可寫成微分方程或3、二階傳感器二階傳感器的數學模型：(2-19)用算子D表示為：

K

——

傳感器的靜態(tài)靈敏度，ω0——

傳感器的無阻尼固有頻率，ξ——

傳感器的阻尼系數，

【例3】測量心內壓的液體耦合導管-壓力傳感器，由經血管插入心內的充液導管和體外的膜片壓力傳感器組成,如圖2-9a所示。設導管和壓力室中液體的等效質量為m，彈性元件的彈性系數為k，液體的粘性阻尼為c，當導管端的受到壓力為P（t）作用時，通過液體耦合導管導致傳感器膜片偏移產生一體積位移V（t）。該系統(tǒng)的狀態(tài)可用下列微分方程式表示：(2-20)(2-23)二、傳遞函數

傳遞函數是輸出量和輸入量之間關系的數學表示。如果傳遞函數巳知，那么由任一輸入量求出相應輸出量。

若用算子D表示

，得到算子形式的傳遞函數：

(2-24)需注意：算子形式的傳遞函數只是輸入信號與輸出信號之間關系的數學表達式，書寫時一定寫成,不能只寫，更不能理解為隨時間而變化的瞬時比。傳遞函數的定義是輸出信號與輸入信號之比。

同樣，如果用拉氏變換法，

傳感器的傳遞函數用H（s）表示，把輸出的拉氏變換Y(s)

與輸入的拉氏變換X(s)之比為傳遞函數:(2-25)就傳遞函數來說，拉氏變換形式的傳遞函數和算子形式的傳遞函數可以互相轉換。

這兩種形式的傳遞函數都可以用來描述傳感器系統(tǒng)的動態(tài)特性，有時統(tǒng)稱為系統(tǒng)的傳遞函數。三、動態(tài)響應特性

傳感器的動態(tài)響應就是傳感器對輸入的動態(tài)信號（周期信號、瞬變信號、隨機信號）產生的輸出，即微分方程式（2-9）的解，與輸入類型有關。瞬態(tài)響應：輸出信號到達新的穩(wěn)定狀態(tài)以前的響應特性稱為瞬態(tài)響應。穩(wěn)態(tài)響應：當時間t趨于無窮大時傳感器的輸出狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)響應。

傳感器動態(tài)特性的分析方法分別用時域分析法和頻域分析法分析它們的特征采用正弦信號作為典型實驗信號輸入信號為正弦波X(t)＝Asin

t，輸出量Y(t)與輸入量X(t）的頻率相同，但幅值不等，并有相位差。而且，Y(t)幅值和相位隨輸入信號頻率

而變，即Y(t)=Bsin（

t+

）。

1、正弦輸入時的頻率響應（穩(wěn)態(tài)響應）傳遞函數：頻率響應函數：所謂頻率響應（頻率特性）是指在穩(wěn)定狀態(tài)下，B/A（幅值比）和相位

隨頻率

而變化的狀況。正弦輸入時的傳感器頻率傳遞函數為：

正弦輸入時，傳遞函數是一個復數量，其幅值為輸出幅值對輸入幅值之比（B/A），相角為輸出相位與輸入相位之差，大多數傳感器均存在滯后，所以其相角為負值。(b)圖中的曲線稱為幅頻特性；(c)圖曲線稱為相頻特性。兩者合在一起稱為傳感器的頻率特性。1）零階傳感器的傳遞函數及頻率特性由上式可知，零階傳感器其輸出和輸入成正比，并且與頻率無關，因此無幅值和相位失真問題，零階傳感器具有理想的動態(tài)特性。

描述一階傳感器的一階微分方程為：(2-14)(2-15)用算子D表示，則為：2）一階傳感器的傳遞函數和頻率特性2）一階傳感器的傳遞函數和頻率特性二階傳感器的數學模型：(2-19)用算子D表示為：

K

——

傳感器的靜態(tài)靈敏度，ω0——

傳感器的無阻尼固有頻率，ξ——

傳感器的阻尼系數，

3）二階傳感器的傳遞函數及頻率特性3）二階傳感器的傳遞函數及頻率特性傳遞函數：幅頻特性：相頻特性：（2-35）(1)當

/0＜＜1時，測量動態(tài)參數和靜態(tài)參數是一致的。(2)當

/0＞＞1，被測參數的頻率遠高于其固有頻率時，傳感器沒有響應。(3)當

/0＝1，且→0時，傳感器出現諧振。有極大值，其結果，使輸出信號波形的幅值和相位都嚴重失真?！?-3傳感器的干擾與噪聲在實際檢測系統(tǒng)中,生物醫(yī)學信號大都是很微弱的低頻信號，傳感器的工作環(huán)境也是比較復雜的,并且其與電路之間的連接具有一定的距離,這時傳送信號的電纜電阻和傳感器的內阻以及放大電路等產生的噪聲,再加上環(huán)境噪聲都會對放大電路造成干擾,影響傳感器的正常工作。因此,必須采取有針對性的措施來提高傳感器抗干擾和噪聲的能力，干擾和噪聲的抑制和消除是傳感器設計中要解決的一項關鍵問題。

干擾和噪聲的區(qū)別，目前還沒有統(tǒng)一的定義，本書定義為：干擾：外部原因對傳感器造成的不良影響；噪聲：傳感器內部元件所引起的。一、干擾(1)機械干擾:是由于機械的振動或沖擊,使傳感器系統(tǒng)的敏感和轉換元件發(fā)生振動、變形,使連接導線發(fā)生位移等,這些都將影響傳感器電路的正常工作。主要是采取減振措施來解決。(2)音響干擾:一般功率不大,特別是在醫(yī)院和生物醫(yī)學實驗是環(huán)境中?？刹捎酶粢舨牧献鰝鞲衅鞯臍んw，或將其放在真空容器中使用。(3)熱干擾:設備和元器件在工作時產生的熱量所引起的溫度波動以及環(huán)境溫度的變化等會引起傳感器電路的元器件參數發(fā)生變化,從而影響了傳感器電路的正常工作。易受此影響的傳感器有：電容式、電感式、金屬熱電阻式、熱電偶式傳感器等。通常采取的方法有熱屏蔽、恒溫措施、對稱平衡結構、溫度補償技術等。(4)電和磁干擾:

a、靜電干擾：靜電感應b、電磁干擾：電磁波污染屏蔽技術：用低電阻材料或高磁導率材料制成容器,將需要防護的部分包起來。這種防靜電或電磁感應所采取的措施稱為“屏蔽”。屏蔽的目的是隔斷場的耦合,既抑制各種場的干擾。屏蔽可分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽。接地技術：一類接地稱為保護接地,可以保證人員和設備的安全;另一類接地稱為屏蔽接地,采用屏蔽層接地,能起到良好的抗干擾作用。濾波：它是一種只允許某一頻帶信號通過或阻止某一頻帶信號通過的一種抑制干擾措施。濾波方式有無源濾波、有源濾波和數字濾波。(5)光干擾:半導體元器件在光線的作用下會激發(fā)出電子—空穴對,使半導體元器件產生電勢或引起電阻值的變化?？刹捎霉馄帘蝸硪种?。

(6)濕度的干擾:環(huán)境濕度的增大會使絕緣電阻下降、漏電流增加,這樣電路的參數就會發(fā)生變化?？刹扇》莱贝胧?如浸漆、環(huán)氧樹脂或硅橡膠封灌等。(7)塵埃干擾:環(huán)境灰塵的加重,也會造成漏電流增加,電路的參數發(fā)生改變?？梢圆扇鞲衅髅芊馄饋?以及增加其它的防塵措施。(8)化學干擾:化學物品中的酸、堿及腐蝕性氣體等通過腐蝕作用損壞元器件,造成傳感器電路不能正常工作。一般采取的措施是密封和保持傳感器的清潔。(9)射線輻射干擾:射線會使氣體電離、半導體激發(fā)出電子—空穴時,金屬逸出電子等,從而使傳感器系統(tǒng)的正常工作受到影響。主要是對射線進行防護。二、噪聲(1)電阻熱噪聲:任何電阻的兩端即使沒有外加電勢，也會有一定的交變電壓，這就是材料內的自由電子不規(guī)則的熱運動所產生的熱噪聲電壓，其均方根值為：采取降低元件溫度、限制電路帶寬以及使用低阻值元件的方法。(2)散粒噪聲:是由電子（或空穴）隨機地發(fā)射而引起的，存在于電子管和半導體兩種元件上。在光電管和真空管等器件中，散粒噪聲來自于陰極電子的隨機發(fā)射，而半導體器件中則來自于載流子的隨機擴散以及空穴-電子對的隨機發(fā)射及復合。由光電管、半導體的物理特性決定，故實際傳感器設計中應盡量選低噪聲管。(3)1/f噪聲:由于導體的不完全接觸等制造工藝及材料方面的原因，電子管中還存在著的一種功率譜與頻率成反比的噪聲。1/f噪聲發(fā)生在兩種不同材料的導體相接觸的部位，其大小與直流電流成正比，振幅為高斯分布，噪聲電流均方值為：K由導體形狀及材料決定

對于頻率較低的生物醫(yī)學信號的測量，此類噪聲所產生的噪聲是不可忽略的，必須加以抑制，這只能從改進器件的制造工藝方面著手。§2-4醫(yī)用傳感器的安全性和可靠性

由于醫(yī)療儀器的使用對象是人體，并且主要是病人，醫(yī)療儀器的安全性尤為重要，因為涉及到生命安全。所以在研制和使用醫(yī)學電子儀器時，既要考慮儀器在診斷或治療中的有效性，又要考慮考慮到對人體的安全性。另外，在診療儀器中，如果診斷用的測定儀器不能正常工作，則產生錯誤診斷；治療儀器不能正常工作時，則不能充分治療或由于治療過度產生危險。可見，診療儀器的可靠性直接和安全性問題相關。要求關鍵部件---傳感器具有好的安全性和可靠性生物醫(yī)學傳感器是用于生物體的，除了一般測量對傳感器的要求外，必須考慮到生物體的解剖結構和生理功能，尤其是安全性問題更應特別重視。對安全性的主要要求有：

1．傳感器的材料必須有很好的生物相容性，要求它既不會被腐蝕，也不會受生物排異反應的影響。

一、醫(yī)用傳感器的安全性

2．傳感器的形狀、尺寸和結構應適應被測部位的解剖結構，使用時不應損傷組織。

3．傳感器要有足夠的牢固性，在引入被測部位時，傳感器不能損壞。4．傳感器和身體要有足夠的電絕緣，即使在傳感器損壞的情況下，人體受到的電壓必須低于安全值，不安全的電壓絕對不能加到人體上。

5．傳感器不能給生理活動帶來負擔，也不應干擾正常的生理功能。

6．對于植入體內長期使用的傳變器，不應引起贅生物。

7．在結構上要便于消毒。

1、醫(yī)用傳感器的電氣安全

制定安全的防范措施，正確設計和使用傳感器，把意外電擊的危險減小到最低程度，對設計者和使用者都是十分必要的。

隨著醫(yī)學儀器的不斷發(fā)展,儀器的數量、種類和復雜程度不斷增加,醫(yī)學儀器在醫(yī)療中發(fā)揮的作用也越來越大。但由于儀器本身的問題,操作使用或維護保養(yǎng)不當等原因造成醫(yī)療中偶發(fā)電擊事故日益增多。

電擊分為宏電擊和微電擊

宏電擊，又稱體外電擊，是指電流經過皮膚進入及流出人體所產生的觸電現象。漏電流是引起宏電擊的最主要原因。微電擊，又稱體內電擊，是指由直接流入心臟組織內的電流引起的，故其電流遠低于宏電擊電流值就會引起室顫。2、生物醫(yī)學材料的安全性在醫(yī)學領域使用的生物材料必須符合下列要求：a、對材料本身的要求：耐生物老化性、物理和力學穩(wěn)定性、易于加工成型、價格適當、可以使用通用方法滅菌。b、在人體效應方面的要求：無毒性（即化學惰性）、無熱源反應、不致癌（特別是金屬材料）、不致畸、不引起過敏反應和不干擾機體的免疫機制、不發(fā)生材料表面的鈣化沉著、對于與血液接觸的材料，必須有良好的血液相容性。變形：物體在外力作用下而改變尺寸或形狀的現象。彈性變形：當外力去掉后能完全恢復原來的尺寸和形狀的變形?！?-7彈性敏感元件彈性敏感元件在生物信息檢測中占有極為重要的地位，不僅應用廣泛，而且是某些生物信息檢測用傳感器的核心部分。一、彈性敏感元件按在傳感器中的作用分為兩類：彈性敏感元件感受力、力矩、壓力等被測參數，并通過它將被測量變換為應變、位移等，它直接起到測量的作用。（也稱為測量敏感元件）彈性支承作為傳感器中活動部分的支承，起支承導向作用。要求：摩擦力小、間隙小彈性元件作用：把力、力矩或壓力等各種形式非電量變換成相應的應變或位移，再由轉換元件變換成電量。作用在彈性敏感元件上的外力與其引起的相應變形（應變、位移或轉角）之間的關系稱為彈性元件的彈性特性。彈性特性可用剛度或靈敏度來表示。彈性特性可能是線性的（1），也可能是非線性的（2、3）二、彈性特性彈性特性1.剛度彈性敏感元件在外力作用下變形大小的量度，一般用k表示，它的數學表達式為：從彈性特性曲線求得剛度的方法:做切線找夾角求正切如果彈性元件的彈性特性是線性的，則其剛度為常數A2.靈敏度靈敏度就是單位力產生形變的大小。靈敏度是剛度的倒數，一般用K表示。關于剛度和靈敏度的理解剛度和靈敏度都是描述彈性特性的指標，兩者互為倒數剛度與靈敏度是從不同的側面對同一特性的描述剛度描述的是抵抗變形的能力靈敏度描述的是變形的能力在傳感器應用中，彈性元件的不同聯結方法對總的靈敏度影響不同3彈性滯后彈性元件在彈性形變范圍內，彈性特性曲線的加載曲線與去載曲線不重合的現象-彈性滯后現象彈性變形之差