传感器检测及其接口电路资料
传感器与检测技术实验报告
传感器与检测技术实验报告一、实验目的本次实验旨在深入了解传感器与检测技术的基本原理和应用，通过实际操作和数据测量，掌握常见传感器的特性和检测方法，培养我们的实践能力和解决问题的思维。
二、实验设备与材料1、传感器实验箱，包含各类常见传感器，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器等。
2、数字万用表、示波器。
3、实验连接导线若干。
三、实验原理1、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量的变化转换为电阻值的变化。
常见的有应变式电阻传感器和热敏电阻传感器。
应变式电阻传感器基于电阻应变效应，当受到外力作用时，其电阻丝发生形变，从而导致电阻值的变化；热敏电阻传感器则根据温度的变化改变自身电阻值。
2、电容式传感器电容式传感器是将被测量的变化转换为电容值的变化。
主要有变极距型、变面积型和变介质型电容传感器。
其工作原理基于电容的定义式 C ＝εS/d，其中ε 为介质的介电常数，S 为两极板的相对面积，d 为两极板间的距离。
3、电感式传感器电感式传感器是利用电磁感应原理将被测量转换为电感量的变化。
包括自感式和互感式传感器。
自感式传感器通过改变线圈的自感系数来反映被测量；互感式传感器则是根据互感系数的变化进行测量。
4、光电式传感器光电式传感器是把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电元件转换成电信号。
常见的有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管等。
四、实验内容与步骤1、电阻式传感器实验（1）连接应变式电阻传感器到实验电路，施加不同的外力，用数字万用表测量电阻值的变化，并记录数据。
（2）将热敏电阻传感器接入电路，改变环境温度，测量电阻值，绘制温度电阻曲线。
2、电容式传感器实验（1）分别连接变极距型、变面积型和变介质型电容传感器到实验电路，改变相应的参数，如极距、面积或介质，用示波器观察输出电压的变化。
（2）记录不同参数下的输出电压值，分析电容值与输出电压的关系。
3、电感式传感器实验（1）连接自感式传感器，改变磁芯位置或气隙大小，测量电感值的变化。
测控电路(第7版)课件：传感器接口
传感器接口电路
2.1传感器类型
2.2信号调理电路
2.3线性化
2.4传感器接口实例
本章知识点
无源传感器及有源传感器的基本原理及组成形式
电桥信号调理电路及调频信号调理电路
电压源信号调理电路及电流源信号调理电路
传感器接口电路的线性化技术
传感器接口电路
3
2.1传感器类型
2.1.1典型无源传感器
场阻力达到平衡时，接触热电势就会达到一个稳定值，电势由如下式子得出：
k—玻尔兹曼常数，k=1.381×10-23J/K；
kT nA T
e AB T
ln
e
nB T
e—电子电荷量，e=1.602×10-19C；
T—结点处的绝对温度（K）；
nA(T) ，nB(T) —材料A，B在温度T时的自由电子浓度。
传感器接口电路
13
1. 热电效应传感器
将A，B两种不同导体材料两端相互紧密连接在一起，组成一个闭合回路，
这样就构成了一个热电偶。当两节点温度不同时，回路中就会产生电势。热
电偶温度保持不变一端成为自由端或冷端，另一端成为测量端或热端。通过
测量接触电势的大小推算测量端的温度。
A
T0
T
e AB T
Ra Rb
1/ Rn jwCn
LX Ra Rb Rn
Rb
RX
Ra
Rn
传感器接口电路
27
2.2.2.2调频信号调理电路
调频信号调理电路可以将无源传感器的阻抗变化量转换为基于振荡电路的频
率变化量。
• 振荡器电路通常根据其电路设计的不同产生特定频率的信号。低频振荡
传感与检测技术1-2-电桥电路
大家好
E
R1 R1 R2
R3 R3 R4
（1 1）
1.2.4 电桥电路
当电桥平衡时,U0=0，所以:R1 R4 = R2 R3或R1/R2 =R3/R4
电压灵敏度
(1-2)
若R1由应变片替代，当电桥开路时，不平衡电桥输出的电压为:
U0
E( R1 R1 R1 R1 R2
R3 R3 R4
大家好
1.2.4 电桥电路
电桥电路在传感器的测量中应用很广泛，它可以把电阻的变化转换为电压 的变化。电桥电路按照不同的分类方法可以分为以下几种类型。 1.按电源的性质分类
按照电源的性质分，可分为直流电桥和交流电桥两种类型。图1为直流电桥电路图。
1）直流电桥
平衡条件，当RL→∞时，电桥输出电压
:
U0
大家好
1.2.1 传感器的分类
（4）按传感器输出能量关系分类，可将传感器分为有源传感器和无源传 感器两大类。 有源传感器是将非电能量转换为电能量，称之为能量转换型传感器，也称 换能器。通常配合有电压测量电路和放大器。 如:压电式、热电式、电磁式传感器等。 无源传感器又称为能量控制型传感器。被测非电量仅对传感器中的能量起 控制或调节作用。所以必须具有辅助能源(电能)。 如:电阻式、电容式和电感式传感器等。 （5）其他：按用途、学科、功能等进行分类。
1.2 传感器基本知识及电桥电路
1.2.1 传感器的分类 1.2.2 传感器的特性参数 1.2.3 传感技术的发展趋势 1.2.4 传感器中常用的基本测量电路
——电桥电路
大家好
1.2.1 传感器的分类
传感器是一门知识密集型技术，传感器原理各异，学科广泛，种类繁多， 一般可用如下方法分类: （1）按照被测物理量分类，可分为温度、压力、湿度、位移、流量、液 位传感器等。 （2）按照工作原理分类，可分为参量传感器（如电阻传感器、电容传感 器等）、发电传感器（如光电式传感器、热电偶传感器等）、脉冲传感器 （如光栅、磁栅式传感器等）及特殊传感器（如光纤传感器、超声波传感 器等）。 （3）按照输出信号的性质可分为模拟式和数字式传感器。
传感器接口电路与信号处理ppt课件
uO
ui
(
Z1
Z3 Z
3
Z4 ) Z2 Z4
ui
Z2Z3 Z1Z4 (Z1 Z3 )(Z 2 Z 4 )
1)交流电桥的平衡条件。交流电桥的平衡条件分析与直流电桥平 衡条件分析相似，可以知道其平衡条件为:
Z2Z3=Z1Z4
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7.1 电桥电路
2)交流电桥的不平衡状态。交流电桥的不平衡状态与直流电桥
电桥的灵敏度是指电桥的输出电压与被测电阻的变化 率之间的比值。用公式表示为:
Kn
UO R1
R1 4R0
U
i
R1
1 4Ui
R0
R0
上一页下一页 返回
7.1 电桥电路
②双臂电桥就是电桥中两相邻桥臂为传感器，其余为固定值。 如图7-1所示为R1，R2传感器，并且满足条件R1=R2=R3=R4 =R0，同时△R1=-△R2=△R0 ，则该电桥的输出为
直流电桥的基本形式如图7-1所示。图中R1，R2，R3，R4 为电桥的桥臂电阻，RL为其负载。当RL趋于无穷时，电桥的 输出电压UO用公式表示为:
UO
Ui
( R3 R1 R3
R4 ) R2 R4
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7.1 电桥电路
1)直流电桥的平衡条件。当电桥平衡时， UO =0，可以得到电桥 平衡的条件，即: R1R2=R3R4
第7章 传感器接口电路与信号 处理
7.1 电桥电路 7. 2 放大电路 7. 3 噪声干扰的抑制 7. 4 调制与解调电路 7.5 D/A、A/D转换电路及接口
第7章 传感器接口电路与信号 处理
传感器检测电路
2003年，美国科学家就制造出一个名叫K年 美国科学家就制造出一个名叫 bot的机器人，它能表达 种面部表情，包括 的机器人， 种面部表情， 的机器人 它能表达28种面部表情 微笑、嘲笑、皱眉甚至是扬眉。此外， 微笑、嘲笑、皱眉甚至是扬眉。此外，它的 嘴唇、脸颊和鼻子都能移动。 嘴唇、脸颊和鼻子都能移动。K-bot机器人的 机器人的 眼睛里装有两部照相机， 眼睛里装有两部照相机，以便对眼前的人进 行观察并对其表情作出辨别，随后模仿出悲 行观察并对其表情作出辨别， 高兴或惊讶等不同的面部动作。 伤、高兴或惊讶等不同的面部动作。
R1 R1 U 0 = （U 2 − U 1） = US R2 R2
US/2
扩大输入共 模电压范围
4)电荷放大器 电荷放大器
仪用放大器
测量放大器由两级组成， 测量放大器由两级组成，两个对称的同相放大器构成 第一级，第二级为差动放大器—— ——减法器 第一级，第二级为差动放大器——减法器
V4 − V5 V1 − V2 IG = = RG RG
U0=―Rf·is
放大电路的精度 取决于R 取决于Rf的稳定性
IS
i1
io -
Rf A U0
R1 R
2
+
差动放大
增益 特点： 特点： 提高电路共模抑制比，减小温度漂移。 提高电路共模抑制比，减小温度漂移。
US/2 + U1 R2 + UC + + - - R2 U2 R1 R1 U－ U+ A + U0
2、常用电路 、 1）阻抗匹配器 ） 半导体射极输出器作为阻抗变换电路和前后 级隔离电路; 级隔离电路 场效应晶体管 R1 R2 运算放大器 RL U 2)电桥电路 电桥电路 0
传感器与接口电路
• 涡流传感器可以分为高频反射式和低频 投射式两类 • 其中高频反射式应用较广
F ( , , , x)
• 1、调频式测量电路
1 2 L ( x )C
f
• 2、调幅式测量电路
2.5电位器式传感器的接口电路
• 电位器式传感器的原理是一定截面的导 线电阻与长度成正比，电位器结构可分 为直线式和旋转式
第二章 传感器与接口电路
• • • • 1。传感器的作用、类型及其选择 2。传感器接口电路的作用 3。传感器的输出特性与接口电路的设计 4。智能传感器及其选择
2.1 概述Байду номын сангаас
• 传感部分是测控系统中获取信息的最前沿一环， 对它的技术性能有如下要求： • 1、灵敏度高，线性度好 • 2、输出信号信噪比高 • 3、滞后、漂移小 • 4、特性的复现性好，具有互换性 • 5、动态性能好 • 6、对被测对象的影响小，即“负载效应”低
• • • • • • • •
a）ADXL05 用户可选择满刻度量程：±1~ ± 5g 用数字命令可进行自检 单电源工作：+5V 5mg的分辨力 噪声水平小于ADXL50的1/12 输出灵敏度可选：200mV/g~1V/g 全部加速度测量系统集成在单片集成电 路上 • 能承受1000g的冲击
• 封装方式：金属帽封装和双列直插封装
• 3、应用设计 • （1）灵敏度设计
• • • • •
(2)频响带宽的设计 图2-38的接法，C1=25nF，带宽1kHz 图2-39中，增益为3.94,带宽为200Hz （3）自检方法 （4）扩展和提高ADXL50和ADXL05性 能的几种方法 • a）改变灵敏度和扩展量程的方法 • b）动态加速度计的电路接法
传感器原理与测量电路
传感器原理与测量电路传感器是指将待测量转换成易于测量的电信号或其他形式输出的装置，其原理和测量电路是传感器技术的核心。
传感器原理和测量电路的研究和应用广泛存在于各个领域，如工业自动化、环境监测、医疗诊断等。
温度传感器是最常用的传感器之一，其原理是利用物质在不同温度下的特性变化来实现温度的测量。
常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器等。
热电偶是利用两种不同金属的接触产生的热电效应来测量温度的传感器。
热电偶由两个不同材料的导线焊接在一起形成一个回路，当热电偶的两端温度不一致时，就会产生一种电动势。
通过测量电动势的大小，可以计算出温度的值。
热电偶具有响应快、测量范围广的特点，在工业过程中广泛应用。
热敏电阻是利用材料电阻随温度变化的特性来测量温度的传感器。
在常见的热敏电阻材料中，铂电阻和镍电阻是应用最为广泛的两种。
热敏电阻的基本原理是随温度的升高，电阻的值也会增大，利用这个性质可以通过测量电阻值的变化来计算温度。
半导体温度传感器是利用半导体材料的禁带宽度随温度变化的特性来测量温度的传感器。
常见的半导体温度传感器有热电偶温度传感器和集成式温度传感器。
热电偶温度传感器的原理类似于热电偶，集成式温度传感器则是利用半导体材料的电属性来实现温度测量。
无论是哪种温度传感器，都需要将其输出的电信号进行放大、滤波和数据处理等步骤，才能得到最终的温度值。
测量电路起到了关键的作用，它由放大器、滤波器、模数转换器等组成。
放大器将传感器输出的微弱电信号放大到合适的范围，以便后续的处理。
滤波器用于去除噪声信号，提高测量的精度和稳定性。
模数转换器将模拟信号转换成数字信号，便于计算机进行处理和分析。
机电一体化(三)-传感器与检测
反射式光栅
金属反射光栅 钢尺、钢 带 照相腐蚀、 钻石刀刻划 热膨胀系 数与机床一致， 安装调整方便， 易接长，不易碎
透射式光栅
玻璃透射光栅 光源可垂直入 射，信号幅度大， 读数头结构简单; 刻线密度大100 条/mm, 细分后， 分辨率达微米级; 易碎，热膨胀系 数与机床不一致， 影响测量精度.
敏元件三大部分组成。计量光栅按形状
又可分为长光栅和圆光栅。
光栅的外形及结构
尺身 尺身安装孔 防尘保护罩的内部为长光栅
反射式扫描头 扫描头安装孔 可移动电缆
光栅的外形及结构（续）
可移动电缆 扫描头 光栅尺
标尺光栅（长光栅） 指示光栅（短光栅）
光栅的构造：
3 2 1
4
1.标尺光栅 3.光电元件
2.指示光栅 4.光源
3.2.1
光栅传感器
光栅用于数控机床作为检测装置，已有几十年的历史，用以测 量长度、角度、速度、加速度、振动和爬行等。其分辨率高达 纳米级, 测量速度高达480m/min,测量行程高达100m. 它是数 控机床闭环系统用得较多的一种检测装置。
一、光栅的类型和结构
计量光栅可分为透射式光栅和反射
式光栅两大类，均由光源、光栅副、光
γL Δmax 100% yFS
(2).灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下， 输出量的变化量与输入量的变化量之比，即
S0
二、传感器的基本特性
y x
(3).迟滞 传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行 程中，输出——输入特性曲线不重合的程度称为迟滞， 迟滞误差一般以满量程输出的百分数表示
有限
将此电压信号放大、整形变换为方波，经微分转换为脉 冲信号，再经辨向电路和可逆计数器计数，则可用数字形 式显示出位移量，位移量等于脉冲与栅距乘积。测量分辨 率等于栅距。
单片机与电流传感器的接口设计与电流检测
单片机与电流传感器的接口设计与电流检测一、引言在现代工业控制和电子应用中，单片机与传感器的接口设计是至关重要的一环。
而其中，电流传感器的接口设计更是具有挑战性的任务。
本文将介绍单片机与电流传感器的接口设计原理及电流检测方法，并详细描述具体实现步骤。
二、电流传感器原理电流传感器是测量电路中电流的一种传感器装置。
常见的电流传感器有霍尔效应电流传感器、电阻式电流传感器、互感式电流传感器等。
在接口设计中，需要根据具体的传感器类型选择合适的接口方法。
三、单片机与电流传感器的接口设计1. 霍尔效应电流传感器接口设计霍尔效应电流传感器可以通过检测磁场的变化来测量电流。
接口设计时，首先需要将霍尔传感器的输出信号与单片机的输入端相连接。
然后通过单片机采集、处理并显示电流数值。
2. 电阻式电流传感器接口设计电阻式电流传感器是通过测量电路中的电压降来得到电流数值。
在接口设计中，需要将电阻式传感器的输出信号转换为单片机可读取的模拟电压信号，并通过模数转换器进行数字化处理。
3. 互感式电流传感器接口设计互感式电流传感器是通过检测电流引起的磁场变化来测量电流。
接口设计时，需要将互感式传感器的输出信号转换为单片机可接受的输入信号，并进行相应的处理。
四、电流检测方法在单片机与电流传感器的顺利接口设计后，具体的电流检测方法也是至关重要的。
常见的电流检测方法包括：直流电流检测、交流电流检测、脉冲电流检测等。
根据具体应用需求选择合适的检测方法，并结合单片机的数据处理能力进行实时监测和控制。
五、实验验证为验证单片机与电流传感器的接口设计及电流检测方法的可行性，我们设计了一套实验方案。
通过连接电流传感器和单片机，实现对电路中电流的实时监测和显示。
实验结果表明，该接口设计和检测方法具有较高的准确性和稳定性。
六、结论本文介绍了单片机与电流传感器的接口设计原理与电流检测方法，并通过实验验证了其可行性。
在工业控制和电子应用中，正确选择合适的传感器类型、接口设计和检测方法，对系统的性能和稳定性至关重要。
温湿度传感器的电路接口及使用方法_概述说明
温湿度传感器的电路接口及使用方法概述说明1. 引言1.1 概述本文将详细介绍温湿度传感器的电路接口及使用方法。
温湿度传感器是一种能够测量环境中温度和湿度的设备，广泛应用于各个领域，如室内温湿度监测、农业温室环境控制以及工业生产过程中的温湿度监测等。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分来介绍温湿度传感器的电路接口及使用方法。
第一部分为引言，对文章主题进行概述说明；第二部分将深入探讨温湿度传感器的电路接口原理和常用类型；第三部分将详细介绍连接方式及硬件要求，以及编写代码和调试过程；第四部分将通过应用案例分析，分享室内温湿度监测系统实现方案、温室环境控制系统设计思路与实践经验以及工业生产过程中的技术应用研究；最后一部分为结论，总结全文内容。
1.3 目的本文旨在提供读者对于温湿度传感器电路接口和使用方法的全面了解。
通过本文的阅读，读者将能够掌握温湿度传感器的基本原理和工作方式，了解常用的温湿度传感器类型，并学会如何进行连接、编写代码和分析数据。
此外，通过应用案例分析部分，读者可以获取到关于室内温湿度监测系统、温室环境控制系统和工业生产过程中的技术应用实践经验。
最终，通过本文的阅读，读者将能够更好地应用温湿度传感器于实际项目中，提高环境监测和控制的效率与准确性。
2. 温湿度传感器的电路接口：2.1 温湿度传感器介绍温湿度传感器是一种能够测量环境中温度和湿度的设备。
它可以通过电子或光学方式来检测环境中的温湿度，并将其转换成相应的电信号输出。
2.2 电路接口原理温湿度传感器通常由一个含有感温元件和感湿元件的复合芯片组成。
这些元件可以通过改变其阻值、频率等方式来反映环境中的温度和湿度变化。
在设计温湿度传感器电路接口时，需要考虑以下几个方面：- 供电电压选择：根据不同型号的温湿度传感器，其供电需求可能会有所不同。
需要根据实际使用情况选择合适的供电电压。
- 信号采集：温湿度传感器输出的信号通常是模拟信号，在接口设计时，需要使用模拟信号输入模块进行采集，并进行相应的放大、滤波等处理。
温度传感器应用电路
R2
R1
Es
A
R3
r r Rt
r
桥臂
图中Rt 为热电阻；r为引线电阻； R1 ，R2为固定电阻； R3为调零精 密可变电阻。调使Rt0= R3 ，（ Rt0：热电阻在0 ℃时旳电阻值） ，在0 ℃时，（R3+r）* R1=（ Rt0+r）* R2电桥平衡。测量时， Rt阻值变化时，从电流表中即可有 电流流过。
C2 IN 4733103
3. Pt100三线法性测量电路
仪用放大器
图8.3.6 热电阻旳三线测温原理图
4. Pt100四线法性测量电路
图8.3.7 热电阻旳四线测温原理图
其他应用请读者参照教材。
5. 工业流量计
当液体不流动时，两个 铂电阻等温，电桥平衡
流动环境 铂电阻
4
不流动环境 3
铂电阻
当液体流动时，铂电阻4温度随流速变化，铂电阻3温 度不随流速变化，流体速度将引起电桥旳不平衡输出。
热敏电阻
气体
热敏电阻用旳恒定电流加热，一方面使本身温度升高，另一方面也向周围介质散热，在单位时间 内从电流取得旳能量与向周围介质散发旳热量相等，到达热平衡时，才干有相应旳平衡温度，相 应固定旳电阻值。当被测介质旳真空度升高时，玻璃管内旳气体变得稀少，气体分子间碰撞进行 热传递旳能力降低，热敏电阻旳温度就会上升，电阻值随即增大，其大小反应了被测介质真空度 旳高下。
4.单相异步电 机开启
工作绕组 开启绕组
图8.2.4 热敏电阻测量单点温度原理图
电动机刚起动时，PTC 热敏电阻还未发烧 ，阻值很小，起动绕组处于通路状态，对 开启电流几乎没影响，开启后，热敏电阻 本身发烧，温度迅速上升，阻值增大；当 阻值远不小于开启线圈 L2 阻抗时，就以 为切断了开启线圈，只由工作线圈 L1 正 常工作。此时电动机已起动完毕，进入单 相运营状态。
第三章 传感器检测及其接口电路
机电一体化系统设计
27
第3章传感器检测及其接口电路
(1)变极距式电容传感器
变极距电容传感器的初始电容Co可由下式表达，即
式中：ε——真空介电常数（8.85×10-12F/m） A——极板面积（m2） do——极板间距初始距离（m） 传感器的这种变化关系呈非线性，如图所示。
机电一体化系统设计
28
第3章传感器检测及其接口电路
式（3-8）表明,自感L与空气隙δ的大小成反比,与
空气隙导磁截面积A0 成正比。当A0 固定不变而改变δ 时,L与δ成非线性关系,此时传感器的灵敏度为
（3-9） 图3-7为差动型磁阻式传感器,它由两个相同的线圈、 铁心及活动衔铁组成。当活动衔铁接于中间位置（位 移为零）时,两线圈的自感L相等,输出为零。当衔铁有
的响应特性。 一个动态特性好的传感器其输出能再现
输入变化规律。但实际上，输出信号不可能与输入信 号具有完全相同的时间函数，这种输出与输入之间的
差异叫做动态误差。
机电一体化系统设计
13
第3章传感器检测及其接口电路
3 传感器的选用原则
快速、准确、可靠、经济的获取信号。传感器的 选择所要考虑的问题主要包括： 1）足够的量程； 2）与测量或控制系统匹配、转换灵敏度高；
机电一体化系统设计
43
第3章传感器检测及其接口电路
图3-17 光栅测量系统 机电一体化系统设计
44
第3章传感器检测及其接口电路
感应同步器
感应同步器是一种应用电磁感应原理把两个平面 绕组间的位移量转换成电信号的一种检测元件，有直 线式和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。
机电一体化系统设计
45
示。重复特性误差用满量程输出的百分数表示，即 (3-4) 式中: ΔRm——最大重复性误差。 重复特性也由实验方法确定，常用绝对误差表示， 如图3-5所示。 机电一体化系统设计
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器 得到的输入/输出特性（列表或画曲线）。通常希望这
检 测
个特性（曲线）为线性,这对标定和数据处理带来方便。
及 但实际的输出与输入特性只能接近线性,与理论直线有
其 偏差,如图3-3所示。
接
口
电
路
第
3 章
传
感
器
检
测
及
其
接
口
电
路
图3-3 传感器的线性度示意图
第
3 章
传
感
器
检
测
及
其
接
口
电
路
直线拟合方法
a)理论拟合
b)过零旋转拟合
c)端点连线拟合 d)端点连线平移拟合
最小二乘法拟合
第 3 设拟合直线方程：
y
y=kx+b
yi
章
y=kx+b
传若实际校准测试点有n个，则第i
感个校准数据与拟合直线上响应 器值之间的残差为
检
0
xI
x
最小二乘拟合法
测 及
Δi=yi-(kxi+b)
其最小二乘法拟合直线的原理就是使
感 换为位移或应变输出。
器
检
（2）传感元件：将敏感元件输出的非电物理量转
测 换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式。
及 其
（3）基本转换电路：将电信号量转换成便于测量
接 的电量,如电压、电流、频率等。
口
电
路
第
3 章 传传感器 感 器 检 测 及 其 接 口 电 路
非电量型
有接点型(微动开关，接触开关，
测 6．稳定性
及
其稳定性是指传感器在长时间工作的情况下输出量发生 接的变化，有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。
口
电测试时先将传感器输出调至零点或某一特定点，相隔 路4h、8h或一定的工作次数后，再读出输出值，前后两
次输出值之差即为稳定性误差。它可用相对误差表示, 也可用绝对误差表示。
第
7．温度稳定性
感 器
复特性误差用满量程输出的百分数表示,即
检
测
(3-4)
及
其
式中:
接 口
ΔRm——最大重复性误差。
电
重复特性也由实验方法确定,常用绝对误差表示,如
路 图3-5所示。
第
3 章
传
感
器
检
测
及
其
接
口
电
路
图3-5 重复特性
5．分辨力与阈值
第分辨力是指传感器能检测到的最小的输入增量。有些传 3章感器,当输入量连续变化时,输出量只作阶梯变化,则分辨 传力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。 感器分辨力用绝对值表示,用与满量程的百分数表示时称为 检分辨率。在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。
其
接 口 电
b
xi2 yi xi xi yi
n xi2
xi 2
路
将k和b代入拟合直线方程，即可得到拟合直线，然后
求出残差的最大值Lmax即为非线性误差。
第
线性度可用下式计算：
3
章
传
（3-1）
感
器
式中： ;
检
γL——线性度(非线性误差)；
测 及
Δmax——最大非线性绝对误差；
其
yFS ——输出满度值。
其
(3-3)
接
口
电
式中:
路
ΔHm——输出值在正、反行程间的最大差值。
第 3
迟滞特性一般由实验方法确定,如图3-3所示。
章
传
感
器
检
测
及
其
接
口
电
路
图3-4 迟滞特性
第 3
（4） 重复特性。 传感器在同一条件下,被测输入量
章 按同一方向作全量程连续多次重复测量时,所得的输出/
传 输入曲线不一致的程度,称为重复特性,如图3-5所示。重
3 温度稳定性又称为温度漂移，是指传感器在外界温度下
章 传
输出量发生的变化。
感测试时先将传感器置于一定温度(如20℃),将其输出调
器至零点或某一特定点，使温度上升或下降一定的度数
检(如5℃或10℃),再读出输出值，前后两次输出值之差即 测为温度稳定性误差。
及其接温误8．度差抗稳表定 示干性,扰每误℃稳差引定用起性温的度传每感变器化误若差干又℃称的为绝温对度误误差差或系相数对。
二值型
行程开关)
无接点型(光电开关，接近开关)
电量
电阻型（电位器，电阻应变片） 模拟型 电压，电流型（热电偶,Cds电池）
电感，电容型（可变电容）
计数型（二次型+计数型） 数字型
代码型（旋转编码器，磁尺）
第
3 2 传感器的静态 特性
章 传
（1） 线性度。 传感器的静态特性是在静态标准条件下,
感 利用一定等级的标准设备,对传感器进行往复循环测试,
测 功能,传感器又称为一号进行测量,并进行放大、运算、
其 接
转换、记录、指示、显示等处理,这叫作电信号处理系统,
口 通常被称为二次仪表。
电
非电量检测系统的结构形式如图3-1所示。
路
第
3 章
传
感
器
检
测
及
其
接
口 电
图 3-1 非电量检测系统的结构形式
路
第
3
3.1.2 传感器的概念及基本特性
接
（2） 灵敏度。传感器在静态标准条件下,输出变
口 电
化对输入变化的比值称为灵敏度,用S0表示,
路
第
3
(3-2)
章
传 感
对于线性传感器来说,它的灵敏度S0是个常数。
器
（3）迟滞。传感器在正(输入量增大)、反(输入量减小)行
检 程中输出/输入特性曲线的不重合程度称为迟滞,迟滞误差一般
测 及
以满量程输出yFS
第
3
第3章 传感器检测及其接口电路
章
传
3.1 概述
感 器
3.2 位移检测
检
3.3 速度、加速度检测
测 及
3.4 力、扭矩和流体压强检测
其
3.5
接 口
3.6 传感器接口技术
电
3.7 传感器非线性补偿处理
路
思考题
第
3
3.1 概述
章
传
感 3.1.1
器 检
(1) 把各种非电量信息转换为电信号,这就是传感器的
章 传
1.
感
传感器一般由敏感元件、传感元件和转换电路三
器 部分组成,如图3-2 检
测
及
其
接
口
电
路
第
3 章
传
感
器
检
测
及
其
接
口
电
路
图3-2 传感器的组成框图
第
（1）敏感元件: 是一种能够将被测量转换成易于
3 章
测量的物理量的预变换装置,其输入、输出间具有确定
传 的数学关系（最好为线性）。如弹性敏感元件将力转
接
2i
为最小值，即
口 电
n
n
2
2i yi kxi b min
路
i 1
i 1
2i 对k和b一阶偏导数等于零，求出a和k的表达式
第
3 章
k
2i
2 yi
k xi
b
xi
0
传 感
b
2i
2 yi
k xi
b1
0
器 即得到k和b的表达式
检 测 及
n
k
xi yi
n xi2
xi yi xi 2
口
电指传感器对外界干扰的抵抗能力，例如抗冲击和振动的 路能力、抗潮湿的能力、抗电磁场干扰的能力等。
评价这些能力比较复杂，一般也不易给出数量概念，需
要具体问题具体分析。
第
3 9．静态误差
章
传 静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其
感 理论值的偏离程度。
器检测静上态对误应差值的的求 残取 差方,看法成如是下随：机把分全布部,求输出出其数标据准与偏拟差合,即直线