《传感器》-1 传感器的基本知识

一、传感器的定义与组成二、传感器的基本特性根据中华人民共和国国家标准（GB7665——87），传感器（Transducer/Sensor)的定义是：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成有用输出信号的器件或装置。

传感器是检测系统的第一个环节。它是以一定的精度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种量值的测量装置。1.传感器是测量装置，能完成检测任务2.它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等3.输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量。4.输入输出有对应关系，且应有一定的精确度。

顾名思义，传感器的功能是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即：

敏感元件、传感元件、测量转换电路敏感元件传感元件测量转换电路（非电量）被测量非电量电信号电量传感器组成方块图敏感元件：传感器中能直接感受被测量的部分，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。传感元件：传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。即：以敏感元件的输出为输入，把输入信号转换成电信号。

测量转换电路：将传感器的输出信号放大或转换为易于传输、处理、记录和显示的形式。测量转换电路常见的有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等。输出信号也有很多形式，如：电压、电流、频率、脉冲等。

实际上，有些传感器很简单，仅由一个敏感元件（兼作传感元件）组成，它感受被测量时直接输出电量。如热敏电阻。有些传感器由敏感元件和传感元件组成，没有转换电路。如压电式加速度传感器。有些传感器，传感元件不止一个，要经过若干次转换。1、精度2、稳定性3、输入、输出特性

（1）静态特性

①线性度

②灵敏度

③迟滞

④分辨率与分辨力

（2）动态特性精度是评价传感器优良程度的一个指标。准确度：测量值对于真值的偏离程度。精密度：离散偏差，即使测量对象相同，每次测量值也会不同。稳定度：在规定时间内，测量条件不变的情况下，由检测系统中随机性变动、周期性变动、漂移等引起指示值的变化。（精密度/时间）环境影响系数（影响量）：检测系统由外部环境变化引起指示值变化的量。某传感器由于电源变化10%而引起其输出值变化

0.02mA，则应写成0.02mA/(u10%)。

传感器的静态特性是指输入的被测量不随时间变化或随时间变化很缓慢时，传感器的输出量与输入量的关系。主要有线性度、灵敏度、迟滞、分辨率与分辨力等。

线性度：又称非线性误差，是指传感器输出—输入的实际特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与输出量程范围之比。理论直线就是将传感器的输出起始点与满量程点连接起来的直线。非线性误差越小越好。

线性度的计算公式：12△Lmaxymaxyminxmax

灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。用K表示：若传感器的输出曲线是不规则曲线是，各点的灵敏度就是该点的斜率。可以求出输出曲线的斜率方程（即导函数），即可求出各点的灵敏度。可见，传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。对线性特性的传感器，其特性曲线的斜率处处相同，灵敏度k是一常数，与输入量大小无关。传感器的迟滞：指传感器的正向特性与反相特性的不一致程度。

产生迟滞现象的主要原因是传感器的机械结构和制造工艺上的缺陷。如：轴承摩擦、间隙、螺钉松动和元件腐蚀等。在实际使用时，迟滞现象会引起测量误差，因此，要尽量选用迟滞现象小的传感器。

分辨率和分辨力都是用来表示仪表或装置能够检测被测量的最小量值的性能指标。分辨率：以最大量程的百分数表示，是一个无量纲的比率的量。分辨力：以最小量程的单位值来表示，是一个有量纲的量程。指传感器能检出被测信号的最小变化量。

分辨率：仪表或装置所测最小值/最大量程*100%

当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应，对数字仪表而言，若无其他附加说明，可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。

动态特性