1-2 传感器的定义、组成与分类
传感与检测技术1-2-电桥电路
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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
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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
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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
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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。
1-1测量的基本概念、测量误差1-2传感器及其基本特性
作图法求灵敏度过程 切点 y Δy
传感器 特性曲线
x1
y K x
0 Δx
xmax
x
2、分辨力：
指传感器能检出被测信 号的最小变化量，是有量纲 的数。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，如果没有其他附 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。一般地说，分辨 力的数值小于等于仪表的最 大绝对误差。
传感器实例
温度传感器
压力传感器
液位传感器
三、传感器基本特性
传感器的特性一般指输入、输出特性。 包括：灵敏度、分辨力、线性度、稳定度、 电磁兼容性、可靠性等。
1、灵敏度 ：
灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与 输入变化值之比，用K 来表示：
dy y K dx x
（1－6）
对线性传感器而言，灵敏度为一常数；对非 线性传感器而言，灵敏度随输入量的变化而变 化。
产生粗大误差的一个例子
2.系统误差：
系统误差也称装置误差，它反映 了测量值偏离真值的程度。凡误差的 数值固定或按一定规律变化者，均属 于系统误差。
系统误差是有规律性的，因此可 以通过实验的方法或引入修正值的方 法计算修正，也可以重新调整测量仪 表的有关部件予以消除。
夏天摆钟变慢的原 因是什么？
3.随机误差
误差产生的因素：
1.粗大误差
明显偏离真值的误差称为粗大误差，也叫 过失误差。粗大误差主要是由于测量人员的粗 心大意及电子测量仪器受到突然而强大的干扰 所引起的。如测错、读错、记错、外界过电压 尖峰干扰等造成的误差。就数值大小而言，粗 大误差明显超过正常条件下的误差。当发现粗 大误差时，应予以剔除。
传感器原理及应用第2章
第2章 传 感 器 概 述 2.2.2 传感器的动态特性 传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应 特性。 由于传感器的惯性和滞后，当被测量随时间变化时，传 感器的输出往往来不及达到平衡状态，处于动态过渡过程之中， 所以传感器的输出量也是时间的函数，其间的关系要用动态特 性来表示。一个动态特性好的传感器，其输出将再现输入量的 变化规律，即具有相同的时间函数。实际的传感器，输出信号
2） 一阶系统
若在方程式（2-8）中的系数除了a0、a1与b0之外，其它的 系数均为零，则微分方程为
dy(t ) a1 a0 y (t ) b0 x(t ) dt
上式通常改写成为
dy(t ) y (t ) kx(t ) dt
(2-10)
第2章 传 感 器 概 述 式中：τ——传感器的时间常数，τ=a1/a0； k——传感器的静态灵敏度或放大系数，k=b0/a0。 时间常数τ具有时间的量纲，它反映传感器的惯性的大小， 静态灵敏度则说明其静态特性。用方程式（2-10）描述其动态特 性的传感器就称为一阶系统，一阶系统又称为惯性系统。 如前面提到的不带套管热电偶测温系统、电路中常用的阻
入量变化范围较小时，可用一条直线（切线或割线）近似地代
表实际曲线的一段，使传感器输入输出特性线性化，所采用的 直线称为拟合直线。
第2章 传 感 器 概 述 传感器的线性度是指在全量程范围内实际特性曲线与拟合 直线之间的最大偏差值ΔLmax 与满量程输出值YFS 之比。线性度
也称为非线性误差，用γL表示，即
第2章 传 感 器 概 述
第2章 传 感 器 概 述
2.1 传感器的组成和分类 2.2 传感器的基本特性
第2章 传 感 器 概 述
2.1 传感器的组成和分类
传感器与检测技术完整ppt课件
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6．稳定性。稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。对于传感器常用长期 稳定性描述其稳定性。所谓传感器的稳定性是指在室温条件下，经过相当长 的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。因此，通常又 用其不稳定度来表征传感器输出的稳定程度。
7．漂移。传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时 间变化，此现象称为漂移。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结 构参数；二是周围环境（如温度、湿度等）。
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1.3.1测量误差及其分类
误差的定义
测量误差(error of measurement)是指测得值与被
测量真值之差，可用下式表示： 测量误差=测得值-真值
若定义中的测得值是用测量方式获得的被测量的测
量结果，则得到测量误差的定义为：测量误差=测量结果-真
值
若定义中的测得值是指计量仪器的示值，则得到计
1.1.3传感器的分类 1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
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1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
2替代法其实质是在测量装置上测量被测量后不改变测量条件立即用相应标准量代替被测量放到测量装置上再次进行测量从而得到此标准量测量结果与已知标准量的差值即系统误差取其负值即可作为被测量测量结果的修正先将被测量x放于天平一侧标准砝码p放于另一侧调至天平平衡则有xpl此时移去被测量x用标准砝码q代替使天平重新平衡则有qpl2l1所以有xq
传感器技术及应用(第二版)思考题与习题参考答案
思考题与习题参考答案第1章1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？ 答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，由敏感元件和转换元件组成。
其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些指标的含义？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关系。
衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，迟滞和重复性等。
灵敏度是输入量∆y 与引起输入量增量∆y 的相应输入量增量∆x 之比。
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。
重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化的现象。
精度是用来评价系统的优良程度。
1-3 某线性位移测量仪，当被测位移X 由3.0mm 变到4.0mm 时，位移测量仪的输出电压V 由3.0V 减至2.0V ，求该仪器的灵敏度。
解：该仪器的灵敏度为10.30.40.30.2X V -=--=∆∆=S （V/mm ） 1-4 用测量范围为-50～150KPa 的压力传感器测量140KPa 压力时，传感器测得示值为142KPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差：X L ∆=-=142-140=2 相对误差100%L δ∆=⨯=2100% 1.4285%140⨯= 标称相对误差即%100⨯∆=x ξ=2100% 1.4084%142⨯= 引用误差100%-γ∆=⨯测量范围上限测量范围下限 =22100%1%150(50)200=⨯=--1-5 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。
传感器原理及应用习题答案(完整版)
传感器原理及应用习题答案习题1 (2)习题2 (4)习题3 (8)习题4 (10)习题5 (12)习题6 (14)习题7 (17)习题8 (20)习题9 (23)习题10 (25)习题11 (26)习题12 (28)习题13 (32)习题11-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
_新教材高中物理第五章传感器12认识传感器常见传感器的工作原理及应用课件新人教版选择性必修第二册
1、2 认识传感器 常见 传感器的工作原理及应用
核心素养目标
1．知道什么是传感器，并了解传感器 的种类。
2．知道传感器的组成及应用模式，理 解将非电学量转化为电学量的物 理意义。
3．理解常见传感器敏感元件的特性及 应用。
知识点一 认识传感器 [情境导学] 干簧管的结构很简单，如图甲所示，它只是玻璃管内封入两个软磁性材料制
成的簧片，接入图乙电路，当磁体靠近干簧管时：
(1)会发生什么现象，为什么？ (2)干簧管的作用是什么？
提示：(1)小灯泡会发光，因为两个簧片被磁化而接通。 (2)干簧管起到了开关的作用。
[知识梳理] 1．神奇的传感器 (1)干簧管是一种能够感知磁场的传感器。 (2)楼道灯白天不亮，晚上有声音时亮，是因为楼道的灯安装了“声控—光探” 开关。 (3)一些宾馆安装了自动门，当有人走近时，门会自动打开，是因为自动门安 装了红外线传感器。 (4)交通警察在检查司机是否酒后开车时，用的是“便携式酒精检测仪”，上 面安装了乙醇传感器。
(5)传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并 能够把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的如电压、电流等电学量，或 转换为电路的通断的装置。
(6)非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地 进行测量、传输、处理和控制。
2．传感器的种类 (1)物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成的传感器，如力传 感器、磁传感器、声传感器等。 (2)化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度 等转换为电信号的传感器，如离子传感器、气体传感器等。 (3)生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质的传 感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。
第1节 认识传感器 第2节 常见传感器的工作原理及应用
第1节认识传感器第2节常见传感器的工作原理及应用学习目标要求核心素养和关键能力1.知道传感器的概念和工作原理。
2.知道光敏电阻、热敏电阻的特性和应用。
3.了解霍尔元件的原理。
4.会分析传感器在生产生活中的应用。
1.科学思维通过对传感器工作原理的理解，体会将非电学量转化为电学量的方法。
2.关键能力科学探究能力。
一、认识传感器1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。
通常是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。
4．传感器应用的一般模式【判一判】(1)传感器可以把非电学量转换为电学量。
(√)(2)传感器可以把力学量(如形变量)转变成电学量。
(√)(3)传感器可以把热学量转变成电学量。
(√)(4)传感器可以把光学量转变成电学量。
(√)二、光敏电阻1．特点：光照越强，电阻越小。
2．原理：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
3．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
三、金属热电阻和热敏电阻1．热敏电阻：用半导体材料制成。
可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻。
(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大。
(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小。
2．金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻。
【判一判】(1)光敏电阻的阻值随光线的强弱变化，光照越强电阻越小。
(√)(2)热敏电阻在温度升高时阻值变小。
(×)(3)金属热电阻在温度升高时阻值变小。
(×)(4)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低。
机械工程测试技术测试习题答案
习题1第3章1、 传感器的定义及主要分类有哪些？2、 试绘出典型传感器的构成框图？3、从哪些方面评价或选用传感器？4、在选用传感器时，应该遵循什么原则？5、应该采取什么方法来提高传感器的性能？第4章1 什么叫金属的电阻应变效应？金属丝的应变灵敏度系数的物理意义是什么？2 什么叫金属丝的应变灵敏度系数?它与金属丝的灵敏度系数有何区别？为什么？3 何谓半导体的压阻效应？它与金属的电阻应变效应有什么本质区别？4 电阻应变计的基本测量电路有哪些？试比较它们各自的特点。
5 电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何区别?它们各有何特点?6 某截面积为52cm 的试件，已知材料的弹性模量为2.0×10112m /N ，沿轴向受到105N的拉力，若沿受力方向粘贴一阻值为120Ω、灵敏系数为2的应变片，试求出其R ∆。
7 试说明差动式电感传感器与差动变压器式电感传感器工作原理的区别。
8 差动变压器和普通变压器的工作原理有何区别？如何提高差动变压器的灵敏度？ 9 试说明电涡流式传感器的工作原理和特点。
10 根据电容式传感器的工作原理分为几种类型？各有什么特点？适用于什么场合？ 11 如何改善单极式变极距型传感器的非线性？12 什么是压电效应？压电材料有哪些？压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？13 为什么压电传感器通常用来测量动态或瞬态参量？14 用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为 70pC/ g （g 为重力加速度），电荷放大器灵敏度为10mV/pC ，试确定输入3g （平均值）加速度时，电荷放大器的输出电压Uo （平均值，不考虑正负号），并计算此时该电荷放大器的反馈电容C f 。
15．用压电式单向脉动力传感器测量一正弦变化的力，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电常数为200×10 -12C/N ，电荷放大器的反馈电容 C f =2000pF ，测得输出电压u o =5sin wt （V ）。
第三章 1 传感器-2 温度传感器和光传感器
1传感器2温度传感器和光传感器[学习目标] 1.知道什么是传感器，知道其将非电信息转换成电信息的意义.2.了解热敏电阻、敏感元件的特性.3.了解几种温度传感器及光传感器的原理．1．传感器(1)定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置．(2)组成：一般由敏感元件和处理电路组成．①敏感元件：将要测量的非电信息变换成易于测量的物理量，形成电信号．②处理电路：将敏感元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量．(3)敏感元件的原理①物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应；②化学类：基于化学反应的原理；③生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能．2．温度传感器(1)分类①热双金属片温度传感器．②热电阻传感器．③热敏电阻传感器：a．NTC型：电阻值随温度升高而减小．b．PTC型：电阻值随温度升高而增大．(2)作用将温度变化转换为电学量变化，通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量．3．光传感器(1)原理：某些金属或半导体材料，在电路中受到光照时，产生电流或电压，实现光信号向电信号的转化．(2)作用：感知光线的变化或场景变换，使机器作出反应．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)(2)热敏电阻的阻值随温度的升高而增大．(×)(3)干簧管可以感知磁场，接入电路，相当于开关的作用．(√)(4)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小．(√)一、传感器当你走进一座大楼时，大堂的自动门是如何“看到”你而自动打开的？答案人体发出的红外线被传感器接收后传给自动控制装置的电动机，实现自动开关门．1．传感器的原理：非电学量→传感器(敏感元件、处理电路)→电学量2．在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的．例1关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器答案 B解析传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以A错误；金属材料也可以制成传感器，所以B正确；传感器是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，所以D错误．例2如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时()图1A．电路中的电流减小，油箱内油面降低B．电路中的电流减小，油箱内油面升高C．电路中的电流增大，油箱内油面降低D．电路中的电流增大，油箱内油面升高答案 D解析油面升高，金属片向下移动，R接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D正确．二、温度传感器如图2所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R T 上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精挥发，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻R T温度升高，电阻值减小，表针将向右偏．1．温度传感器的作用：将温度的变化转换为电学量的变化．2．常见的温度传感器(1)热双金属片温度传感器①原理：两种膨胀系数相差较大的不同金属片制成一体，温度升高时，双金属片变形，可控制电路的通断．②应用：日光灯启动器，电机、电冰箱保护等．(2)热电阻传感器①原理：用金属丝制作的感温电阻叫热电阻，当外界温度t发生变化时，其电阻值按R＝R0(1＋θt)的规律变化(θ为温度系数，R0为t＝0 ℃时导体的电阻)．②应用：测温度、测流量等．(3)热敏电阻传感器①原理：半导体热敏电阻的阻值随温度的变化而变化．②应用：测温、温度控制或过热保护等．③分类：正温度系数的热敏电阻(PTC)，它的电阻随温度升高而增大．负温度系数的热敏电阻(NTC)，它的电阻随温度的升高而减小．例3(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图3所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高，电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时()图3A．电容器C的带电荷量增大B．电压表的读数增大C．电容器C两极板间的电场强度减小D．R1消耗的功率增大答案AB解析当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝ER总知I变小，又U＝E－Ir，电压表的读数U增大，B正确；又由P1＝I2R1可知，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两极板间的电压U2＝U－U1，U1＝IR1，可知U1变小，U2变大，由场强E′＝U2d，Q＝CU2可知，Q、E′都增大，故A正确，C错误．三、光传感器如图4所示为光电式烟尘浓度计的原理图，请阅读教材，然后简述其工作原理．图4答案光源1发出的光线经半透半反镜3，分成两束强度相等的光线．一路光线直接到达光电转换电路7上，产生作为被测烟尘浓度的参比信号．另一路光线经反射镜4穿过被测烟尘5到达光电转换电路6上，其中一部分光线被烟尘吸收或散射而衰减，烟尘浓度越高，光线的衰减量越大，到达光电转换电路6的光就越弱．两路光线分别转换成电压信号U1、U2，如果U1＝U2，说明被测的光路上没有烟尘；相反，如果U1、U2相差较大，说明烟尘较大，因此可用两者之比，算出被测烟尘的浓度．光敏电阻是由半导体材料制成的．它的阻值随光照强度的变化而变化，光照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大．例4(多选)如图5所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图5A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大答案ABC解析当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确.1．(对传感器的理解)许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是()A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移答案 C解析楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音，C正确．2．(对传感器的理解)关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是()A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息C．非电信息→敏感元件→电信息→处理电路D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息答案 A3．(光敏电阻的特性)如图6所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势．当用光照射电阻R3时，则(电源内阻不计)()图6A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析当用光照射电阻R3时，R3电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A正确．4．(热敏电阻的特性)某温控电路的原理如图7所示，R M是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15 ℃～27 ℃的环境中工作．当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备．下列说法中正确的是()图7A．环境温度降低，R M的阻值减小B．环境温度升高，U ab变大C．滑片P向下移动时，U ab变大D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度答案 D解析环境温度降低时，R M的阻值变大，A错误；环境温度升高，R M的阻值减小，U ab变小，B错误；滑片向下移动，回路电流减小，U ab变小，C错误；调节滑片位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度，D正确．考点一传感器及工作原理1．(多选)下列说法正确的是()A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具答案ABD解析传感器的任务就是采集信息，选项A正确；干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它们靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，选项B正确；电视遥控接收器中使用了红外线传感器，选项C错误；由传感器的定义知，选项D正确．2．(多选)关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置有磁场时，两个簧片被磁化而接通，所以是做开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开，故C、D正确，A、B错误．3.如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A正确．4．街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的()A．光敏性B．压敏性C．热敏性D．三个特性同时应用答案 A解析要求灯夜晚亮，白天熄，可知光的强弱导致电路电流变化，所以电路中利用光传感器使电阻变化，实现自动控制，即是应用半导体的光敏性，A正确，B、C、D错误．5．(多选)电容式传感器是将非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图2所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是()图2A．甲图的传感器可以用来测量角度B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．丙图的传感器可以用来测量压力D．丁图的传感器只能用来测量速度答案ABC考点二光敏电阻、热敏电阻的认识及应用6．如图3所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏转角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏转角为θ′，则可判断()图3A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案 B7.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图4所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是()图4A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡答案 D解析多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流挡，A、B错误；当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C错误，D正确．8．如图5所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说法中正确的是()图5A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变答案 A解析滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大．同理，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小．9．(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图6所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是()图6A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次答案AD解析当有光照射R1时，R1的电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次．10.如图7所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，电源内阻不计，当温度降低时()图7A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后与R1串联，然后与电流表、电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的电阻值增大，外电路总电阻增大，则总电流减小，即电流表的示数减小，R1两端的电压减小，灯泡L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，A、B、D错误．11．如图8所示为某传感装置内部部分电路图，R T为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表．若发现电压表示数增大，可能的原因是()图8①热敏电阻温度降低，其他条件不变②热敏电阻温度升高，其他条件不变③光照减弱，其他条件不变④光照增强，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案 A解析热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压随之减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的读数增大，符合题意，故①正确．同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误．光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，则电压表的示数增大，故③正确．光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，则电压表的示数减小，故④错误．故A选项正确．12．(多选)如图9所示，理想变压器的原线圈与定值电阻r串联，副线圈接热敏电阻R T(温度升高，阻值减小)，在正弦交流电源的电压U0不变的情况下，下列说法正确的是()图9A．当R T的温度升高时，原线圈两端的电压一定减小B．当R T的温度升高时，原线圈中的电流一定减小C．当R T的温度降低时，r消耗的功率一定减小D ．当R T 的温度降低时，r 消耗的功率一定增大答案 AC解析 设变压器原线圈的匝数为n 1，副线圈的匝数为n 2，当R T 的温度升高时，其阻值减小，副线圈的电流I 2增大，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1增大，根据U 0＝I 1r ＋U 1，可知原线圈两端的电压U 1减小，故A 正确，B 错误；同理，当R T 的温度降低时，其阻值增大，副线圈的电流I 2减小，根据I 1I 2＝n 2n 1，可知原线圈的电流I 1减小，根据P ＝I 12r ，可知r 消耗的功率一定减小，故C 正确，D 错误．13. (多选)如图10所示，电源的电动势为E ，内阻为r ，R 1、R 2、R 3为定值电阻，R 4为光敏电阻(光敏电阻被光照射时阻值变小)，C 为电容器．闭合开关S ，电路稳定后，用光照射R 4，下列说法正确的是( )图10A ．电压表示数增大B ．电源的效率增大C ．电容器所带电荷量增加D ．R 2上消耗的功率增大答案 CD解析 因有光照射时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小；由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流增大，由U ＝E －Ir 可知路端电压减小，所以电压表示数减小，故A 错误；电源的效率η＝P 出P 总×100%＝EI －I 2r EI ×100%＝(1－Ir E )×100%，电流增大，则电源效率减小，故B 错误；电容器的电压与R 2两端的电压相等，因R 4电阻变小，总电阻变小，总电流增大，路端电压变小，通过R 1的电流减小，则通过R 2的电流增大，所以电容器的电压增大，根据Q ＝CU 可知，电容器所带电荷量一定增加，故C 正确；通过R 2的电流增大，根据P ＝I 2R 可知，R 2上消耗的功率增大，故D 正确．。
高中物理第三章传感器1传感器2温传感器和光传感器
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含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤 (1)明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光线强弱)是增大还是减 小． (2)分析整个回路的电阻的增减，电流的增减． (3)分析部分电路的电压、电流如何变化.
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[针对训练] 3.半导体的电阻率随温度的升高而减小，经常利用半导体的这一特性来 制作传感器，如图 3-1-6 所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中 R3 为 用半导体热敏材料制成的传感器．值班室的显示器为电路中的电流表，a、b 之间接报警器．当传感器 R3 所在处出现火情时，显示器的电流 I、报警器两 端的电压 U 的变化情况是 ( )
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对温度传感器、光传感的理解(lǐjiě)及应用
1.光传感器和温度传感器的不同
传感器
光传感器
温度传感器
定义
能够感受光信号，并按一定规律 将温度变化转换为电学量变化
转换成电信号的装置
的装置
ห้องสมุดไป่ตู้
类型
主要有光敏电阻、光敏晶体管、 主要有热敏电阻、热电偶等
光电池等
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②热电阻传感器 a．敏感元件：用金属丝制作的__感_温___电阻．(又叫热电阻) b．热电阻阻值与温度 t 的关系 R＝__R_0_(1_＋ ___θ_t)__． (R0 为 t＝0 ℃时导体电阻，θ 为温度系数)
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③热敏电阻传感器 a．敏感元件：___半_导__体____热敏电阻． b．热敏电阻的分类： 一种是随温度升高而电阻__减_小___的热敏电阻，用 NTC 符号表示；另一类 随温度升高而电阻__增__大__(z_ēn_ɡ的dà)热敏电阻，用 PTC 符号表示． c．特点及用途： 热 敏 电 阻 对 温 度 变 化 的 响 应 _很__敏_感__(_mǐ，ngǎn常) 用 于 _测__温__ 、 温 度 _控__制_(_kò或ngzhì) __过__热_保__护____．
第二、三讲_常用传感器原理及应用
热释电传感器在人体检测、报警中的应用
热释电元件在红外线检测中得到广 泛的应用。它可用于能产生远红外辐射 的人体检测，如防盗门、宾馆大厅自动 门、自动灯的控制等。
热释电元件外形
热释电传感器工作原理
热释电晶片表面必须罩上一块由一组平行的棱柱 型透镜所组成菲涅尔透镜，每一透镜单元都只有一个 不大的视场角，当人体在透镜的监视视野范围中运动 时，顺次地进入第一、第二单元透镜的视场，晶片上 的两个反向串联的热释电单元将输出一串交变脉冲信 号。当然，如果人体静止不动地站在热释电元件前面， 它是“视而不见”的。
利用红色激光瞄准被 测物（电控柜、天花 板内的布线层）
3、光电式浊度计和含沙量测量
将装有浊水的 试管插入仪器中
4.烟雾报警器外形
无烟雾时，光敏 元件接收到LED发射 的恒定红外光。而在 火灾发生时，烟雾进 入检测室，遮挡了部 分红外光，使光敏三 极管的输出信号减弱， 经阀值判断电路后， 发出报警信号。
当被测位移量发生变化时，使线 圈与金属板的距离发生变化，从而导 致线圈阻抗z的变化，通过测量电路 转化为电压输出。高频反射式涡流式 传感器常用于位移测量。
低频透射式涡流传感器多用 于测定材料厚度。发射线圈ω1 和接收线圈ω2分别放在被测材料 G的上下，低频(音频范围)电压e1 加到线圈ω1的两端后，在周围空 间产生一交变磁场，并在被测材 料G中产生涡流i，此涡流损耗了 部分能量，使贯穿ω2 的磁力线 减少，从而使ω2产生的感应电势 e2减小。e2的大小与G的厚度及材 料性质有关，实验与理论证明， e2随材料厚度h增加按负指数规律 减小。因而按e2 的变化便可测得 材料的厚度。
1、变气隙式
L 与δ呈非线性（双曲线）关系。传感器的灵敏度为：
灵敏度S与气隙长度δ的平方成反比，δ愈小，灵敏度S愈高。 这种传感器适用于较小位移的测量，一般约为0.001～1 mm。
第5章 1 认识传感器-2常见传感器的工作原理及应用
随堂演练
1.(对传感器的理解)(2019·绵阳市高二期末)关于传感器工作的一般流程， 下列说法正确的是
√A.非电信息→敏感元件→处理电路→电信息
B.电信息→处理电路→敏感元件→非电信息 C.非电信息→敏感元件→电信息→处理电路 D.非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
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2.(光敏电阻的应用)如图9所示，R3是光敏电阻(光照增强时电阻变小)， 当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势.当用光照射电阻R3 时，则(电源内阻不计)
例3 (多选)如图3所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电 阻，当入射光强度增大时
√A.电压表的示数增大 √B.R2中电流减小
√C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大
图3
解析 当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小 而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大， 电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正 确，D项错误；
判断下列说法的正误.
(1)传感器可以把非电学量转化为电学量.( √ ) (2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大.( × )
(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但
灵敏度低.( × ) (4)电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化.( √ )
重点探究 一、传感器 导学探究 干簧管结构：如图1甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料 制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时： (1)会发生什么现象，为什么？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示 数为20 mA，这个人的体重是多少？(取g＝ 10 N/kg) 答案 55 kg
传感器与检测技术第二讲1
5、稳定性：
传感器的稳定性一般是指长期稳定性 指在室温条件下，经过相当长的时间间隔，
如一天、一月或一年，传感器的输出与起 始标定时的输出之间的差异。
包括：
抗干扰稳定性 温度稳定性
6、漂移：
传感器的漂移是指在外界的干扰下，输 出量发生与输入量无关的变化，包括零 点漂移和灵敏度漂移等。
传感器的输出输入作用图
外界影响
冲振
温度
电磁场
供电
输入
线性 滞后 重复性
灵敏度
传感器
误差因素
输出
各种干扰稳定性 温漂 稳定性(零漂)
分辨力
静态特性
灵敏度 分辨率 线性度 重复性 迟滞 稳定性 漂移
1、线性度
线性度是用实测系统输入-输出特性曲线与其拟 合直线之间的最大偏差。又称为非线性误差。
按传感器的工作机理，可分为物理型、化 学型、生物型等。
本课程主要讲授物理型传感器。在物理型传感器中， 作为传感器工作物理基础的基本定律有场的定律、物质 定律、守恒定律和统计定律等。
按传感器的构成原理，可分为结构型与物 性型两大类。
结构型传感器、物性型传感器
结构型传感器结构型传感器是利用物理 学中场的定律构成的，包括动力场的运 动定律，电磁场的电磁定律等。物理学 中的定律一般是以方程式给出的。对于 传感器来说，这些方程式也就是许多传 感器在工作时的数学模型。
3、重复性
重复性是指传感器在输入量按同一方向做
全量程多次测试时，所得特性曲线不一致
性的程度 。
Rmax 100%
R
YFS
或：
2 ~ 3 100%
R
传感器的一些基本概念与常识
2. 正确度
正确度说明测量结果偏离真值的程度，即示值有规则偏离真值的程 度。指所测值与真值的符合程度（对应系统误差）。
3. 精确度
它含有精密度与正确度两者之和的意思，即测量的综合优良程度。 在最简单的场合下可取两者的代数和。通常精确度是以测量误差的相对 值来表示的。
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• •
• •
•
•
• •
••
度就是它的静态特性的斜率，
如图 (a) 所示。即
Sn
y y0 x
非线性传感器的灵敏度是 一个变量，如图 (b) 所示，即 用 d y / d x 表示传感器在某一 工作点的灵敏度。
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L2
L1
L0
L2
L1
L0
.
16
y
dy
y
x
dx
x
(a) 传 感 器 的 输 入 —输 出 特 性 曲 线
k tg y x
如果敏感元件直接输出的是电量，它就同时兼为转换元件，因此， 敏感元件和转换元件两者合一的传感器是很多的。例如：压电晶体、 热电偶、热敏电阻、光电器件等都是这种形式的传感器。
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7
1. 敏感元件（预变换器）：是指传感器中能直接感受或响应被测量（非
电量）并输出与之成确定关系的其他量（非电量）的部分。
（在完成非电量到电量的变换时，并非所有的非电量都能利用现有 手段直接变换为电量，往往是将被测非电量预先变换为另一种易于变换 成电量的非电量，然后再变换为电量。能够完成预变换的器件称为敏感 元件）。
Δmax —— 输出最大偏差； ΔT —— 温度变化范围
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5、传感器的基体材料
45号钢
202、204不锈钢(铬-镍-锰 奥氏体不锈 钢30)4不锈钢(0Cr18Ni9) 316L不锈钢 ( 00Cr17Ni14Mo2 )
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5．分辨率与阈值 ：传感器在规定的范围
或动态信号作用下，描述其输出和输 入信号的一种数学关系。 动态模型通常采用微分方程和传递 函数描述。
4
1 .微分方程 大多数传感器都属模拟系统之列。 描述模拟系统的一般方法是采用微分 方程。 在实际的模型建立过程中，一般采
用线性常系数微分方程来描述输出量
y y d y dy an n an 1 n 1 a1 a0 y dt dt dt m m 1 d x d x dx bm m bm 1 m 1 b1 b0 x dt dt dt （ 1 2）
（ 1 5）
10
若传感器由p个环节并联而成
x
H1 S
H 2 S
y
H n S
则：H S H1 S H2 S H p S
（ 1 6）
11
1.4
1.4.1
传感器的基本特性
静态特性
1．线性度：输出量与输入量之间的实际 关系曲线偏离直线的程度。又称非线性 误差。可用下式表示:
灵敏度漂移。
18
8．静态误差（精度）
静态误差是传感器在其全量程内任一点 的输出值与其理论输出值的偏离程度。 求静态误差是把全部校准数据与拟合直线 上对应值的残差看成是随机分布，求出其标 准偏差σ，取2σ或3σ值即为传感器的静态误
差。或用相对误差表示：
（2 ~ 3） 100% yFS （ 1 15 ）
对y(t)进行拉氏变换的初始条件是t≤0时，
y(t)=0 。对于传感器被激励之前所有的
储能元件如质量块、弹性元件、电气元
件等均符合上述的初始条件。
8
显然 H(S) 与输入量 x(t) 无关，只与系统 结构参数有关。因而 H(S) 可以简单而
恰当地描述传感器输出与输入的关系。
对于多环节串、并联组成的传感器，
1.3 传感器的数学模型概述 1.4 传感器的基本特性
1.1 传感器静态特性
1.2 传感器动态特性 1.5 传感器的标定与校准
1
1.3
传感器的数学模型概述
根据系统工程学理论，一个系统总可以
用一个数学方程式或函数来描述。即用某
种方程式或函数表征传感器的输出和输入
的关系和特性，从而，用这种关系指导对
传感器的设计、制造、校正和使用。 通常 从传感器的静态输入-输出关系和动态输入 -输出关系两方面建立数学模型。
19
也可以由非线性误差、迟滞误差、重复
性误差这几个单项误差综合而得，即
2 L 2 H 2 R
（ 1 16）
20
1.4.2 动态特性 1. 动态误差
例：用一只热电偶 测量某一容器的液
max E 100 0 0 y
FS
（ 1 7）
max—输出量与输入量实际曲线与拟合直 线之间的最大偏差 yFS—输出满量程值
12
2：灵敏度 稳态下输出变化对输入变化的比值。可 用下式表示:
输出量的变化 dy Sn 输入量的变化 dx
13
y
3.重复性：
输入量按同一方
向作全程多次测试 时，所得特性曲线
2
1.3.1 静态模型 静态模型是指在输入信号不随时间
变化的情况下，描述传感器的输出与输
入量的一种函数关系。
如果不考虑蠕动效应和迟滞特性，传感
器的静态模型一般可用多项式来表示：
y a0 a1 x a2 x an x
2 n
（ 1 1 ）
3
1.3.2
动态模型
动态模型是指传感器在准动态信号
n
n 1
an,an-1…a0和bm,bm-1…b0 为传感器的结构
参数。除b0 0外，一般取b1,b2…bm为零.
6
2. 传递函数 如果y(t)在t≤0时， y(t) =0，则y(t) 的拉 氏变换可定义为
Y S yt est dt
0
（ 1 3）
式中S=σ+jω，σ>0。 对微分方程两边取拉氏变换，则得
所能检测输入量的最小变化量。 阈值是使传感器的输出端产生可测变化量 的最小被测输入量值，即零点附近的分辨 力。 6 ．稳定性：在室温条件下，经过相当长
的时间间隔， 传感器的输出与起始标定时
的输出之间的差异。
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7．漂移：在外界的干扰下，输出量发生与 输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零 点漂移和灵敏度漂移 。零点漂移和灵敏度 漂移又可分为时间漂移和温度漂移。 时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵 敏度随时间的缓慢变化。 温度漂移为环境温度变化而引起的零点或
Rmax2
Rmax1
不一致的程度。
0
x
图1-3 重复性
Rmax R 100% yFS
（ 1 13 ）
14
4.迟滞（回差滞环）现象：
传感器在 正向行程和反 向行程期间，
ΔH y yFS
输出-输入特性
曲线不重合的
0
xFS
x
图1-4 迟滞特性
15
程度。
对于同一输入信号 x，在 x连续增大的行
Y S an S an1S a0 X S bm S bm1S
n n1 m
m1
b0
7
定义输出y(t)的拉氏变换Y(S)和输入x(t)的
拉氏变换X(S)的比为该系统的传递函数 H(S)，则
Y S bm s m bm1s m1 b0 H S X S an s n an1s n1 a0 （ 1 4）
若各环节阻抗匹配适当，可忽略相互
间的影响，传感器的等效传递函数可
按代数方式求得。
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对于较为复杂的系统，可以将其看作是
一些较为简单系统的串联与并联。 若传感器由r个环节串联而成
x
H1 S
H 2 S
H n S
y
则：H S H1 S H 2 S H r S