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1、傳感器技術(shù) 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 主講：吳秋寧,第一章 概 述,一、傳感器技術(shù)課程簡介,1、課程性質(zhì)： 傳感器技術(shù)課程是電專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課（必修）。 2、課程目的和任務(wù) 課程以各類傳感器的工作機(jī)理為線索，詳細(xì)介紹了各類傳感器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、相應(yīng)的測(cè)量電路和在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，使同學(xué)們掌握傳感器的使用方法和檢測(cè)技術(shù)的基本技能。,二、教學(xué)安排,1、時(shí)間 9月到12月 2、課本及主要參考書 傳感器原理及應(yīng)用機(jī)械工業(yè)出版社 程德福 3、考試方式及成績?cè)u(píng)定 考試成績（70%）+綜合成績（30%） 4、授課方式 PPT+黑板板書,三、基本要求,1、認(rèn)真聽課積極參與課堂討論 2、按時(shí)提交作業(yè)

2、3、注意學(xué)習(xí)方法 預(yù)習(xí)聽課作業(yè) 希望：師生互動(dòng)營造一個(gè)輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍,傳感器原理,檢測(cè)技術(shù),溫度傳感器,磁敏傳感器,光電傳感器,應(yīng)變傳感器,電感傳感器,電容傳感器,壓電傳感器,其他傳感器,多傳感器融合,檢測(cè)電路,課程主要內(nèi)容,傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、主要參數(shù)、檢測(cè)電路及其典型應(yīng)用,1儀表技術(shù)與傳感器 http:/www.i- 2傳感器世界 3中國傳感器 4傳感器技術(shù) http:/www.sensor- 521IC中國電子網(wǎng) 6 傳感器資訊網(wǎng) ,參考網(wǎng)站,檢測(cè)技術(shù)作為信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等一起構(gòu)成了信息技術(shù)的完整學(xué)科。在人類進(jìn)入信息時(shí)代的今天，人們的一

3、切社會(huì)活動(dòng)都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心，傳感器作為信息獲取與信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是信息科學(xué)最前端的一個(gè)陣地，是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)之一。,第一章 概 述,“沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”的觀點(diǎn)已為全世界所公認(rèn)。以傳感器為核心的檢測(cè)系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有利工具。,一、傳感器的地位和作用,傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。 傳感器是獲取信息的主要途徑與手段。 沒有傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)就失去了基礎(chǔ)。 傳感器是邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。,第一節(jié) 傳感器的基本概念,可見，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步等方面起著重要作用。,

4、傳感器已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其廣泛的領(lǐng)域。從茫茫的太空到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開各種各樣的傳感器。,二、傳感器的定義,國家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665-87）中傳感器（Transducer/Sensor）的定義：,能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。,傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)； 輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等； 輸出量是某種物理量，便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，可以是氣、光、電物理量，主要是電物理量； 輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系

5、，且應(yīng)有一定的精確程度。,傳感器名稱：發(fā)送器、傳送器、變送器、檢測(cè)器、探頭,傳感器功用：一感二傳,即感受被測(cè)信息,并傳送出去。,三、傳感器的組成,輔助電源,敏感元件,轉(zhuǎn)換元件,基本轉(zhuǎn)換電路,被測(cè)量,電量,敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。,轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。,基本轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。,實(shí)際上，有些傳感器很簡單，有些則較復(fù)雜，大多數(shù)是開環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。,最簡單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件)組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳

6、感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊m是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。,由于空間的限制或者其他原因,轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。然而，因?yàn)椴簧賯鞲衅饕谕ㄟ^轉(zhuǎn)換電路后才能輸出電信號(hào)，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成環(huán)節(jié)之一。,第二節(jié) 傳感器的分類,1、按傳感器的工作機(jī)理，分為物理型、化學(xué)型、生物型等,2、按構(gòu)成原理，結(jié)構(gòu)型與物性型兩大類,3、根據(jù)傳感器的能量轉(zhuǎn)換情況，可分為能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器,4、按照物理原理分類：十種,5、按照傳感器的用途分類 ：位移、壓力、振動(dòng)、溫度傳感器,7、根據(jù)傳感器輸

7、出信號(hào)：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),6、根據(jù)轉(zhuǎn)換過程可逆與否 ：單向和雙向,8、根據(jù)傳感器使用電源與否：有源傳感器和無源傳感器,結(jié)構(gòu)型傳感器是利用物理學(xué)中場的定律構(gòu)成的，包括動(dòng)力場的運(yùn)動(dòng)定律，電磁場的電磁定律等。物理學(xué)中的定律一般是以方程式給出的。對(duì)于傳感器，這些方程式就是許多傳感器在工作時(shí)的數(shù)學(xué)模型。這類傳感器的特點(diǎn)是傳感器的工作原理是以傳感器中元件相對(duì)位置變化引起場的變化為基礎(chǔ)，而不是以材料特性變化為基礎(chǔ)。,物性型傳感器是利用物質(zhì)定律構(gòu)成的,如庫克定律、歐姆定律等。物質(zhì)定律是表示物質(zhì)某種客觀性質(zhì)的法則。這種法則，大多數(shù)是以物質(zhì)本身的常數(shù)形式給出。這些常數(shù)的大小，決定了傳感器的主要性能。因此，物性型

8、傳感器的性能隨材料的不同而異。如，光電管，它利用了物質(zhì)法則中的外光電效應(yīng)。顯然，其特性與涂覆在電極上的材料有著密切的關(guān)系。又如，所有半導(dǎo)體傳感器，以及所有利用各種環(huán)境變化而引起的金屬、半導(dǎo)體、陶瓷、合金等性能變化的傳感器，都屬于物性型傳感器。,能量控制型傳感器，在信息變化過程中，傳感器將從被測(cè)對(duì)象獲取的信息能量用于調(diào)制或控制外部激勵(lì)源，使外部激勵(lì)源的部分能量載運(yùn)信息而形成輸出信號(hào)，這類傳感器必須由外部提供激勵(lì)源，如電阻、電感、電容等電路參量傳感器都屬于這一類傳感器。基于應(yīng)變電阻效應(yīng)、磁阻效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等的傳感器也屬于此類傳感器。,能量轉(zhuǎn)換型傳感器，又稱有源型或發(fā)生器型，傳感

9、器將從被測(cè)對(duì)象獲取的信息能量直接轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)能量，主要由能量變換元件構(gòu)成，它不需要外電源。如基于壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、光電動(dòng)勢(shì)效應(yīng)等的傳感器都屬于此類傳感器。,按照物理原理分類： 電參量式傳感器：電阻式、電感式、電容式等； 磁電式傳感器：磁電感應(yīng)式、霍爾式、磁柵式等； 壓電式傳感器：聲波傳感器、超聲波傳感器； 光電式傳感器：一般光電式、光柵式、激光式、光電碼盤式、光導(dǎo)纖維式、紅外式、攝像式等； 氣電式傳感器：電位器式、應(yīng)變式； 熱電式傳感器：熱電偶、熱電阻； 波式傳感器：超聲波式、微波式等； 射線式傳感器：熱輻射式、射線式； 半導(dǎo)體式傳感器：霍耳器件、熱敏電阻； 其他原理的傳感器：差動(dòng)變壓器、

10、振弦式等。 有些傳感器的工作原理具有兩種以上原理的復(fù)合形式,如不少半導(dǎo)體式傳感器，也可看成電參量式傳感器。,第三節(jié) 傳感器的發(fā)展趨勢(shì),傳感技術(shù)的發(fā)展分為兩個(gè)方面： 提高與改善傳感器的技術(shù)性能； 尋找新原理、新材料、新工藝及新功能等。,一、改善傳感器的性能的技術(shù)途徑 1差動(dòng)技術(shù) 差動(dòng)技術(shù)是傳感器中普遍采用的技術(shù)。它的應(yīng)用可顯著地減小溫度變化、電源波動(dòng)、外界干擾等對(duì)傳感器精度的影響，抵消了共模誤差，減小非線性誤差等。不少傳感器由于采用了差動(dòng)技術(shù)，還可使靈敏度增大。,2平均技術(shù) 在傳感器中普遍采用平均技術(shù)可產(chǎn)生平均效應(yīng)，其原理是利用若干個(gè)傳感單元同時(shí)感受被測(cè)量，其輸出則是這些單元輸出的平均值，若將每

11、個(gè)單元可能帶來的誤差均可看作隨機(jī)誤差且服從正態(tài)分布，根據(jù)誤差理論，總的誤差將減小為 =/n 式中 n傳感單元數(shù)。,可見，在傳感器中利用平均技術(shù)不僅可使傳感器誤差減小，且可增大信號(hào)量，即增大傳感器靈敏度。,3補(bǔ)償與修正技術(shù) 補(bǔ)償與修正技術(shù)的運(yùn)用大致針對(duì)兩種情況： 針對(duì)傳感器本身特性 針對(duì)傳感器的工作條件或外界環(huán)境 對(duì)于傳感器特性，找出誤差的變化規(guī)律，或者測(cè)出其大小和方向，采用適當(dāng)?shù)姆椒右匝a(bǔ)償或修正。 針對(duì)傳感器工作條件或外界環(huán)境進(jìn)行誤差補(bǔ)償，也是提高傳感器精度的有力技術(shù)措施。不少傳感器對(duì)溫度敏感，由于溫度變化引起的誤差十分可觀。為了解決這個(gè)問題，必要時(shí)可以控制溫度，搞恒溫裝置，但往往費(fèi)用太高，

12、或使用現(xiàn)場不允許。而在傳感器內(nèi)引入溫度誤差補(bǔ)償又常常是可行的。這時(shí)應(yīng)找出溫度對(duì)測(cè)量值影響的規(guī)律，然后引入溫度補(bǔ)償措施。,補(bǔ)償與修正，可以利用電子線路（硬件）來解決，也可以采用微型計(jì)算機(jī)通過軟件來實(shí)現(xiàn)。,4屏蔽、隔離與干擾抑制 傳感器大都要在現(xiàn)場工作，現(xiàn)場的條件往往是難以充分預(yù)料的，有時(shí)是極其惡劣的。各種外界因素要影響傳感器的精度與各有關(guān)性能。為了減小測(cè)量誤差，保證其原有性能，就應(yīng)設(shè)法削弱或消除外界因素對(duì)傳感器的影響。其方法有：,減小傳感器對(duì)影響因素的靈敏度 降低外界因素對(duì)傳感器實(shí)際作用的程度,對(duì)于電磁干擾，可以采用屏蔽、隔離措施，也可用濾波等方法抑制。對(duì)于如溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、氣壓、聲壓、輻

13、射、甚至氣流等，可采用相應(yīng)的隔離措施，如隔熱、密封、隔振等，或者在變換成為電量后對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行分離或抑制，減小其影響。,5穩(wěn)定性處理,在使用傳感器時(shí)，若測(cè)量要求較高，必要時(shí)也應(yīng)對(duì)附加的調(diào)整元件、后續(xù)電路的關(guān)鍵元器件進(jìn)行老化處理。,提高傳感器性能的穩(wěn)定性措施：對(duì)材料、元器件或傳感器整體進(jìn)行必要的穩(wěn)定性處理。如永磁材料的時(shí)間老化、溫度老化、機(jī)械老化及交流穩(wěn)磁處理、電氣元件的老化篩選等。,造成傳感器性能不穩(wěn)定的原因是：隨著時(shí)間的推移和環(huán)境條件的變化，構(gòu)成傳感器的各種材料與元器件性能將發(fā)生變化。,傳感器作為長期測(cè)量或反復(fù)使用的器件，其穩(wěn)定性顯得特別重要，其重要性甚至勝過精度指標(biāo)，尤其是對(duì)那些很難或無法

14、定期標(biāo)定的場合。,二、傳感器的發(fā)展動(dòng)向,開發(fā)新型傳感器 開發(fā)新材料 新工藝的采用 集成化、多功能化 智能化,開展基礎(chǔ)研究，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，開發(fā)傳感器的新材料和新工藝；實(shí)現(xiàn)傳感器的集成化與智能化,傳感器的工作機(jī)理是基于各種效應(yīng)和定律，由此啟發(fā)人們進(jìn)一步探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。結(jié)構(gòu)型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結(jié)構(gòu)型傳感器，一般說它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積偏大，價(jià)格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點(diǎn)，加之過去發(fā)展也不夠。世界各國都在物性型傳感器方面投入大量人力、物力加強(qiáng)研究，從而使它成

15、為一個(gè)值得注意的發(fā)展動(dòng)向。,1開發(fā)新型傳感器,新型傳感器包括：采用新原理；填補(bǔ)傳感器空白；仿生傳感器等方面。它們之間是互相聯(lián)系的。,傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ)，由于材料科學(xué)的進(jìn)步，人們?cè)谥圃鞎r(shí)，可任意控制它們的成分，從而設(shè)計(jì)制造出用于各種傳感器的功能材料。用復(fù)雜材料來制造性能更加良好的傳感器是今后的發(fā)展方向之一。,2開發(fā)新材料,（1）半導(dǎo)體敏感材料 （2）陶瓷材料 （3）磁性材料 （4）智能材料,如，半導(dǎo)體氧化物可以制造各種氣體傳感器，而陶瓷傳感器工作溫度遠(yuǎn)高于半導(dǎo)體，光導(dǎo)纖維的應(yīng)用是傳感器材料的重大突破，用它研制的傳感器與傳統(tǒng)的相比有突出的特點(diǎn)。有機(jī)材料作為傳感器材料的研究，引起國內(nèi)外

16、學(xué)者的極大興趣。,在發(fā)展新型傳感器中，離不開新工藝的采用。新工藝的含義范圍很廣，這里主要指與發(fā)展新型傳感器聯(lián)系特別密切的微細(xì)加工技術(shù)。該技術(shù)又稱微機(jī)械加工技術(shù)，是近年來隨著集成電路工藝發(fā)展起來的，它是離子束、電子束、分子束、激光束和化學(xué)刻蝕等用于微電子加工的技術(shù)，目前已越來越多地用于傳感器領(lǐng)域。,3新工藝的采用,例如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出壓阻式傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，日本橫河公司利用各向異性腐蝕技術(shù)進(jìn)行高精度三維加工，在硅片上構(gòu)成孔、溝棱錐、半球等各種開頭，制作出全硅諧振式壓力傳感器。,4集成化、多功能化,同一功能的多元件并列化，即將同一類型的單個(gè)傳感元件用集成工藝

17、在同一平面上排列起來，如CCD圖像傳感器。,多功能一體化，即將傳感器與放大、運(yùn)算以及溫度補(bǔ)償?shù)拳h(huán)節(jié)一體化，組裝成一個(gè)器件。,把多個(gè)功能不同的傳感元件集成在一起，除可同時(shí)進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量外，還可對(duì)這些參數(shù)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合處理和評(píng)價(jià)，可反映出被測(cè)系統(tǒng)的整體狀態(tài)。,為同時(shí)測(cè)量幾種不同被測(cè)參數(shù)，可將幾種不同的傳感器元件復(fù)合在一起，作成集成塊。例如一種溫、氣、濕三功能陶瓷傳感器已經(jīng)研制成功。,5智能化,對(duì)外界信息具有檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷、自診斷和自適應(yīng)能力的集成一體化多功能傳感器，這種傳感器具有與主機(jī)互相對(duì)話的功能，可以自行選擇最佳方案，能將已獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分割處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高速度、高精

18、度傳輸?shù)取?智能傳感器是傳感器技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的實(shí)現(xiàn)取決于傳感技術(shù)與半導(dǎo)體集成化工藝水平的提高與發(fā)展。這類傳感器具有多功能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是傳感器重要的發(fā)展方向之一。,如，DS18B20、傳感器測(cè)量系統(tǒng),一、與測(cè)量條件有關(guān)的因素 (1)測(cè)量的目的； (2)被測(cè)試量的選擇； (3)測(cè)量范圍； (4)輸入信號(hào)的幅值，頻帶寬度； (5)精度要求； (6)測(cè)量所需要的時(shí)間。,第四節(jié) 傳感器的選用原則,二、與傳感器有關(guān)的技術(shù)指標(biāo) (1)精度； (2)穩(wěn)定度； (3)響應(yīng)特性； (4)模擬量與數(shù)字量； (5)輸出幅值； (6)對(duì)被測(cè)物體產(chǎn)生的負(fù)載效

19、應(yīng)； (7)校正周期； (8)超標(biāo)準(zhǔn)過大的輸入信號(hào)保護(hù)。,三、與使用環(huán)境條件有關(guān)的因素 (1)安裝現(xiàn)場條件及情況； (2)環(huán)境條件(濕度、溫度、振動(dòng)等)； (3)信號(hào)傳輸距離； (4)所需現(xiàn)場提供的功率容量。,四、與購買和維修有關(guān)的因素 (1)價(jià)格； (2)零配件的儲(chǔ)備； (3)服務(wù)與維修制度，保修時(shí)間； (4)交貨日期。,基本參數(shù)指標(biāo),環(huán)境參數(shù)指標(biāo),可靠性指標(biāo),其他指標(biāo),量程指標(biāo)： 量程范圍、過載能力等 靈敏度指標(biāo)： 靈敏度、分辨力、滿量程輸出等 精度有關(guān)指標(biāo)： 精度、誤差、線性、滯后、重復(fù)性、靈敏度誤差、穩(wěn)定性 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)： 固定頻率、阻尼比、時(shí)間常數(shù)、頻率響應(yīng)范圍、頻率特性、臨界頻率、

20、臨界速度、穩(wěn)定時(shí)間等,溫度指標(biāo)： 工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、溫度系數(shù)、熱滯后等 抗沖振指標(biāo)： 允許各向抗沖振的頻率、振幅及加速度、沖振所引入的誤差 其他環(huán)境參數(shù)： 抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕等能力、抗電磁場干擾能力等,工作壽命、平均無故障時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓及抗飛弧等,使用有關(guān)指標(biāo)： 供電方式（直流、交流、頻率及波形等）、功率、各項(xiàng)分布參數(shù)值、電壓范圍與穩(wěn)定度等 外形尺寸、重量、殼體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等 安裝方式、饋線電纜等,傳感器特性主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系。,第四節(jié) 傳感器的特性,傳感器輸出與輸入關(guān)系可用微分方程來描述。理論上，將微分方程中的一階及以上的微分項(xiàng)取為零時(shí)，即

21、得到靜態(tài)特性。因此，傳感器的靜態(tài)特性只是動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)特例。,當(dāng)輸入量隨時(shí)間較快地變化時(shí)，這一關(guān)系稱為動(dòng)態(tài)特性。,當(dāng)輸入量恒定或變化緩慢而輸出量也達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定時(shí)的工作狀態(tài)，稱為靜態(tài)工作狀態(tài)；此時(shí)，輸出量僅為輸入量的確定函數(shù)。,實(shí)際上傳感器的靜態(tài)特性要包括非線性和隨機(jī)性等因素，如果把這些因素都引入微分方程將使問題復(fù)雜化。為避免這種情況，總是把靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性分開考慮。,傳感器的輸出與輸入具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系最好呈線性關(guān)系。但一般情況下，輸出輸入不會(huì)符合所要求的線性關(guān)系，同時(shí)由于存在遲滯、蠕變、摩擦、間隙和松動(dòng)等各種因素以及外界條件的影響，使輸出輸入對(duì)應(yīng)關(guān)系的唯一確定性也不能實(shí)現(xiàn)?？紤]了這些情況之

22、后，傳感器的輸出輸入作用圖大致如圖所示。,傳感器除了描述輸出輸入關(guān)系的特性之外，還有與使用條件、使用環(huán)境、使用要求等有關(guān)的特性。,取決于傳感器本身，可通過傳感器本身的改善來加以抑制，有時(shí)也可以對(duì)外界條件加以限制。,衡量傳感器特性的主要技術(shù)指標(biāo),一、靜態(tài)特性技術(shù)指標(biāo),1.測(cè)量范圍和量程 傳感器所能測(cè)量到的最小被測(cè)量（輸入）xmin與最大被測(cè)量（輸入）xmax之間的范圍稱為傳感器的測(cè)量范圍，表示為（ xmin ， xmax ）。 傳感器測(cè)量的范圍的上限值與下限值的差xmax-xmin稱為量程。,2.靈敏度與靈敏度誤差,s=(k/k)100%,由于某種原因，會(huì)引起靈敏度變化，產(chǎn)生靈敏度誤差。靈敏度誤

23、差用相對(duì)誤差表示，即,可見，傳感器輸出曲線的斜率就是其靈敏度。對(duì)線性特性的傳感器，其特性曲線的斜率處處相同，靈敏度k是一常數(shù)，與輸入量大小無關(guān)。這樣可保證在傳感器輸入量相同的情況下，輸出信息盡可能大，從而是有利于對(duì)被測(cè)量的轉(zhuǎn)換和處理。但靈敏度也不是越高越好，因?yàn)殪`敏度高會(huì)使傳感器容易受噪聲的影響。,K=y/x,傳感器輸出的變化量 y與引起該變化量的輸入變化量 x之比即為其靜態(tài)靈敏度，其表達(dá)式為,分辨力用絕對(duì)值表示,用與滿量程的百分?jǐn)?shù)表示時(shí)稱為分辨率。 在傳感器輸入零點(diǎn)附近的分辨力稱為閾值（或死區(qū)），是指能夠使傳感器的輸出端產(chǎn)生可測(cè)的最小被測(cè)輸入量值。有的傳感器在零位附近有嚴(yán)重的非線性，形成所謂

24、“死區(qū)”，則將死區(qū)的大小作為閾值。在更多情況下，閾值主要取決于傳感器噪聲的大小 ，因而有傳感器只給出噪聲電平。,3.分辨力與分辨率,分辨力是指傳感器能檢測(cè)到的最小的輸入增量。有些傳感器,當(dāng)輸入量連續(xù)變化時(shí),輸出量只作階梯變化,則分辨力就是輸出量的每個(gè)“階梯”所代表的輸入量的大小。,4.線性度 傳感器的線性度是指其輸出量與輸入量之間的關(guān)系曲線偏離理想直線的程度，又稱為非線性誤差。 線性度是傳感器的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，對(duì)于非線性傳感器，在使用時(shí)往往進(jìn)行線性化處理。,5.遲滯,0,y,x,Hmax,yFS,遲滯特性,式中 Hmax正反行程間輸出的最大差值。 遲滯誤差的另一名稱叫回程誤差?；爻陶`差常用絕

25、對(duì)誤差表示。檢測(cè)回程誤差時(shí)，可選擇幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)。對(duì)應(yīng)于每一輸入信號(hào)，傳感器正行程及反行程中輸出信號(hào)差值的最大者即為回程誤差。,傳感器在正(輸入量增大)反（輸入量減?。┬谐讨休敵鲚斎肭€不重合稱為遲滯。遲滯特性如圖所示，它一般是由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。遲滯誤差一般以滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示,即,6.穩(wěn)定性,穩(wěn)定性一般用室溫條件下經(jīng)過一規(guī)定時(shí)間間隔后，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時(shí)的輸出之間的差異來表示，稱為穩(wěn)定性誤差。它可用相對(duì)誤差表示,也可用絕對(duì)誤差表示。,傳感器的穩(wěn)定性有兩個(gè)指標(biāo)：一是測(cè)量傳感器輸出值在一段時(shí)間中的變化，以穩(wěn)定度來表示；二是傳感器外部環(huán)境和工作條件變化引起輸出值的不穩(wěn)定，用影響量表示。 穩(wěn)定性

26、是指在規(guī)定條件下，傳感器保持其特性恒定不變的能力，通常是對(duì)時(shí)間而言的。（或者指傳感器在長時(shí)間工作的情況下輸出量發(fā)生的變化，有時(shí)稱為長時(shí)間工作穩(wěn)定性或零點(diǎn)漂移。）,7.重復(fù)性,y,x,0,Rmax2,Rmax1,重復(fù)性誤差可用正反行程的最大偏差表示，即,重復(fù)性是指傳感器在輸入最從同一方向連續(xù)多次作滿量程變動(dòng)化時(shí)，得到的一組輸出量值，它們相互偏離的程度。它是反映傳感器精密度的一個(gè)指標(biāo)。,Rmax1正行程的最大重復(fù)性偏差， Rmax2反行程的最大重復(fù)性偏差。 重復(fù)性偏差取這兩個(gè)最大偏差 之較大者為Rmax。,與精確度有關(guān)指標(biāo)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度(精度),8.精確度,準(zhǔn)確度：說明傳感器輸出值與真值

27、的偏離程度。如,某流量傳感器的準(zhǔn)確度為0.3m3/s，表示該傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差大小的標(biāo)志，準(zhǔn)確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準(zhǔn)確度高不一定精密度高。,精密度：說明測(cè)量傳感器輸出值的分散性，即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè)量，由同一個(gè)測(cè)量者，用同一個(gè)傳感器，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次，其測(cè)量結(jié)果的分散程度。例如，某測(cè)溫傳感器的精密度為0.5。精密度是隨即誤差大小的標(biāo)志，精密度高，意味著隨機(jī)誤差小。注意：精密度高不一定準(zhǔn)確度高。,精確度：是精密度與準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準(zhǔn)確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。機(jī)器的常以測(cè)量誤差的相對(duì)值表示。,（a）準(zhǔn)確度高而精密度低 （b）準(zhǔn)確度低而精密度高 （c）精確度高 在測(cè)量中我們希望得到精確度高的結(jié)果。,被測(cè)量隨時(shí)間變化的形式可能是各種各樣的，傳感器能否很好地跟