传感器基础知识 SS
传感器知识点总结
传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是将感知到的信息转化为电信号或其他可识别形式的装置。
传感器可以感知物理量、化学量、生物量等，并将其转换为电信号输出。
传感器是现代科技发展中不可或缺的重要组成部分，广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗诊断和智能家居等领域。
传感器的种类繁多，包括压力传感器、温度传感器、光学传感器、湿度传感器等。
二、传感器的分类根据传感原理的不同，传感器可以分为多种类型。
常见的传感器分类包括：1. 按照感知物理量不同分类- 压力传感器：用于测量压力的传感器，常用于工业控制和汽车行业。
- 温度传感器：用于测量温度的传感器，广泛应用于空调、冰箱、热水器等设备中。
- 湿度传感器：用于测量湿度的传感器，常用于气象观测和温室控制等场合。
- 光学传感器：用于测量光的强度和波长的传感器，广泛应用于光电设备和光学仪器中。
- 力传感器：用于测量物体受力情况的传感器，常用于机械测试和体重秤等设备中。
2. 按照传感原理不同分类- 电阻式传感器：利用电阻值的变化来感知物理量的传感器，包括压敏电阻、热敏电阻等。
- 电容式传感器：利用电容值的变化来感知物理量的传感器，包括湿度传感器和接近开关等。
- 光电式传感器：利用光电效应来感知物理量的传感器，包括光敏电阻、光电开关等。
3. 按照工作原理不同分类- 主动式传感器：需要外部能量源来激励的传感器，如光电传感器、超声波传感器等。
- 被动式传感器：不需要外部能量源来激励的传感器，如压力传感器、温度传感器等。
4. 按照测量方式不同分类- 直接测量传感器：直接测量感知物理量的传感器，如温度计、湿度计等。
- 间接测量传感器：通过其他物理量的变化间接测量感知物理量的传感器，如电磁流量计、毫米波雷达等。
三、传感器的工作原理传感器的工作原理多种多样，其中常见的包括电阻变化原理、电容变化原理、光电效应原理、霍尔效应原理等。
不同类型的传感器采用不同的工作原理来感知物理量，并将其转化为电信号输出。
传感器的基本知识
传感器的基本知识导语：传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。
传感器的基本知识一、传感器的定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
二、传感器的分类目前对传感器尚无一个统一的分类方法，但比较常用的有如下三种：1、按传感器的物理量分类，可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器;2、按传感器工作原理分类，可分为电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光栅、热电偶等传感器;3、按传感器输出信号的性质分类，可分为：输出为开关量(“1”和”0”或“开”和“关”)的开关型传感器;输出为模拟型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。
三、传感器的静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。
因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。
表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。
四、传感器的动态特性所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。
在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。
这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。
*常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。
五、传感器的线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。
传感器基础知识点整理
传感器基础知识点整理
本文档旨在梳理传感器的基础知识点，帮助读者了解传感器的工作原理和常见类型。
1. 传感器简介
传感器是一种用于检测和测量物理量的器件，可以将各种物理量（如温度、压力、力、光等）转换为可读取的电信号。
2. 传感器的工作原理
传感器工作原理根据不同的物理量而异，但通常包括以下几个步骤：
- 接收：传感器接收待测物理量的信号。
- 转换：传感器将接收到的信号转换成可读取的电信号。
- 输出：传感器将转换后的电信号输出给其他设备或系统。
3. 传感器的常见类型
3.1 温度传感器
温度传感器用于测量环境或物体的温度。
常见的温度传感器有：
- 热电偶：基于热电效应，利用两种不同金属的接触产生电势
差来测量温度。
- 热敏电阻：利用材料电阻与温度的关系来测量温度。
3.2 压力传感器
压力传感器用于测量气体或液体的压力。
常见的压力传感器有：
- 压阻式传感器：利用应变片的变形来测量压力。
- 电容式传感器：利用电容的变化来测量压力。
- 压力膜片传感器：利用薄膜片的弯曲来测量压力。
3.3 光传感器
光传感器用于检测光的存在、光的强度或光的颜色。
常见的光传感器有：
- 光敏电阻：利用光照射产生的光电效应来测量光的强度。
- 光电二极管：基于光电效应来测量光的强度。
- 光电三极管：在光电二极管的基础上增加了一个控制端口，用于增强灵敏度。
4. 总结
本文档简要介绍了传感器的基础知识点，包括传感器的工作原理和常见类型。
通过了解这些知识，读者可以更好地理解传感器的应用场景和原理。
第一章 传感器的基本知识
3. 传感器的分类（三种方法--2）
②按工作原理（转换原理）分类 如电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、 磁电式传感器、压电传感器……
——能够从基本原理上归纳传感器的共性和特性。
3. 传感器的分类（三种方法--3）
③按能量的传递方式分类 将非电量转换成电量的转换元件均可分为两类
2．传感器的作用
l ）信息的收集 2）信息数据的转换 3）控制信息的采集
3. 传感器的结构类型
任务 ：①将被测量——转换——为特定的非电量 （如应变、位移等）；
②将非电量——转换——为电参数 （电阻、电感、电容、电势等）；
③将电参数——变换——为电量 （电压或电流）。
构成：①敏感元件——完成任务① ； ②转换元件——完成任务② ； ③测量电路——完成任务③ 。
描述拟合误差的大小用线性度来表示：
线性度
式中 ——最大非线性误差； ——传感器的满量程输出值平均值。
但是不同的拟合方法得到的线性度不同。
1）理论线性度（绝对线性度）：
拟合直线：
2）端基线性度：
拟合直线： a0——被测量为零时的传感器输出值。
3）平均选点线性度： 拟合直线：
4）独立线性度：
此时线性度计算公式应改写为： 独立线性度：
——有源元件和无源元件。
二、测量误差
有关测量技术中的部分名词:
(1)等精度测量。在同一条件下所进行的一系列重复测 量称为等精度测量。
(2)非等精度测量。在多次测量中，如．对测量结果 精确度有影响的一切条件不能完全维持不变称为非等 精度测量。
(3)真值。被测量本身所具有的真正值称之为真值。 量的真值是一个理想的概念，一般是不知道的。但在 某些特定情况下，真值又是可知的，如一个整圆周角 为360。等。
传感器简易背诵知识点总结 传感器知识点
传感器简易背诵知识点总结传感器知识点1 。
传感器定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
2 。
传感器组成：敏感元件，转换元件，基本转换电路3 。
传感器分类：A ．按工作原理：物理型、化学型、生物型B ．按构成原理：结构型、物性型C ．按能量转换原理：能量控制型，能量转换型D ．按转换过程可逆与否：可逆传感器和单向传感器E ．按输出信号：模拟传感器和数字传感器4 。
传感技术领域的发展1. 扩展检测范围2. 提高检测性能3. 传感器的集成化、功能化4. 新领域、新原理的传感 5 。
传感器的集成化含义：其一是将传感器与其后级的放大电路、运算电路、温度补偿电路等制成一个组件、实现一体化其二是同一类传感器集成于同一芯片或器件上构成二维或三维式传感器6 。
传感器的研究与开发可以分成两大方面：一是传感器本身的研究开发，另一个是与计算机相连接的传感器系统（或智能传感器）的研究开发7 。
传感器本身的研究开发分为两大方面：一个是面对生产和生活的需要，研制大批新颖传感器、开辟和扩大传感器市场。
另一个则是开发新领域，应用新原理新技术的基础研究。
8 。
改善传感器的性能采用的技术途径：1. 差动技术 2. 平均技术 3. 补偿与修正技术 4. 屏蔽、隔离与干扰抑制 5. 稳定性处理9 。
智能传感器定义：是电五官和微电脑的统一体，对外界具有控测、数据处理、逻辑判断、自诊断和自适应能力的集成一体化多功能的传感器。
还具有与主机互相对话的功能，也可以自行选择最佳方案。
还能将已获得的大量数据进行分割处理，实现远距离高速度、高精度传输第一章传感器的一般特性1 。
传感器的特性：主要是指输出与输入之间的关系2 。
静特性：当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系称为静特性动特性：当输入量随时间较快地变化时，这一关系称为动特性3 。
误差因素是衡量传感器特性的主要技术指标。
4 。
线性化方法：a. 直线拟合 b. 硬件实现 c. 软件实现5 。
传感器与检测技术ss (知识点总结)
第一章概述1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。
一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。
①敏感元件是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。
②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。
③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。
三、传感器的特性及主要性能指标1、传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性。
2、传感器的静态特性是当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系，叫静态特性，简称静特性。
表征传感器静态特性的指标有线性度，敏感度，重复性等。
3、传感器的动态特性是指传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为动态特性，简称动特性。
传感器的动态特性取决于传感器的本身及输入信号的形式。
传感器按其传递，转换信息的形式可分为①接触式环节；②模拟环节；③数字环节。
评定其动态特性：正弦周期信号、阶跃信号。
4、传感器的主要性能要求是：1）高精度、低成本。
2）高灵敏度。
3）工作可靠。
4）稳定性好，应长期工作稳定，抗腐蚀性好；5）抗干扰能力强；6）动态性能良好。
7）结构简单、小巧，使用维护方便等；四、传感检测技术的地位和作用1、地位：传感检测技术是一种随着现代科学技术的发展而迅猛发展的技术，是机电一体化系统不可缺少的关键技术之一。
2、作用：能够进行信息获取、信息转换、信息传递及信息处理等功能。
应用：计算机集成制造系统（CIMS）、柔性制造系统（FMS）、加工中心（MC）、计算机辅助制造系统（CAM）。
五、基本特性的评价1、测量范围：是指传感器在允许误差限内，其被测量值的范围；量程：则是指传感器在测量范围内上限值和下限值之差。
2、过载能力：一般情况下，在不引起传感器的规定性能指标永久改变条件下，传感器允许超过其测量范围的能力。
传感器基础知识讲解
传感器基础知识讲解传感器，在现代科技中扮演着重要的角色。
它们是将物理量或化学量转化为可测量、可感知的电信号或其他形式的能量输出的装置。
本文将为您详细介绍传感器的基础知识，包括其工作原理、分类和应用领域等。
一、传感器的概念及工作原理传感器是指能够将所测量的物理量或化学量转换成可读的电信号或其他形式的能量输出的装置。
传感器的工作原理主要分为以下几种：1. 电阻式传感器：电阻式传感器利用物理量改变电阻值的特性，通过测量电阻值的变化来获取目标物理量的值。
例如，温度传感器就是一种电阻式传感器，它根据温度的变化来改变电阻值。
2. 压阻式传感器：压阻式传感器利用物理量改变电阻值的原理，通过测量电阻值的变化来间接获取目标物理量的值。
比如，压力传感器利用介质压力的变化引起电阻值的变化，从而测量介质的压力大小。
3. 电容式传感器：电容式传感器利用物理量改变电容值的特性，通过测量电容值的变化来获得目标物理量的值。
例如，湿度传感器就是一种电容式传感器，它根据湿度的变化引起电容值的变化来测量湿度。
4. 磁敏式传感器：磁敏式传感器利用物理量改变磁场强度的原理，通过测量磁场强度的变化来获得目标物理量的值。
例如，磁力传感器可以根据磁场强度的变化来测量磁力大小。
二、传感器的分类根据应用领域和测量原理的不同，传感器可以分为多个类别。
以下是一些常见的传感器分类：1. 温度传感器：用于测量环境或物体的温度，常见的有热敏电阻、热电偶和红外温度传感器等。
2. 压力传感器：用于测量气体或液体的压力，常见的有压电传感器、压阻传感器和压电式绝对压力传感器等。
3. 湿度传感器：用于测量空气或物体的湿度，常见的有电容式湿度传感器和表面声波湿度传感器等。
4. 光电传感器：用于检测光源、物体的透明度或反射光强度，常见的有光电开关和光电二极管等。
5. 位移传感器：用于测量物体的位移或位置，常见的有电感位移传感器和光电编码器等。
6. 加速度传感器：用于测量物体的加速度或振动，常见的有压电加速度传感器和微机械加速度传感器等。
高二传感器知识点总结
高二传感器知识点总结一、传感器的基本概念传感器是一种能够感知周围环境并将感知到的信息转化为电信号或其他形式信号的器件。
传感器在工业自动化、智能家居、医疗设备、汽车工业等领域都有广泛的应用，对于提高生产效率、改善生活质量有着重要的作用。
二、传感器的分类1. 按照测量物理量分类传感器根据其测量的物理量不同可以分为温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器、力传感器、位移传感器等多种类型。
2. 按照传感原理分类传感器还可以按照其传感原理不同进行分类，常见的传感原理包括电阻传感器、电容传感器、电感传感器、霍尔传感器、红外线传感器、激光传感器等。
3. 按照传感器的工作原理分类按照传感器的工作原理可以分为接触式传感器和非接触式传感器两种。
接触式传感器需要直接接触被测物体，而非接触式传感器可以通过无线、光学或者声波等方式进行测量。
三、传感器的特点1. 灵敏度高传感器能够感知到微小的变化，具有高的灵敏度。
2. 可靠性高传感器具有良好的稳定性和可靠性，能够长时间稳定工作。
3. 多功能性强传感器可以感知多种物理量，具有多功能性。
4. 体积小、重量轻传感器通常体积小、重量轻，便于安装和携带。
5. 自动化程度高传感器可以实现自动检测和自动控制，有助于提高生产效率。
四、传感器的应用1. 工业自动化传感器在工业自动化领域有着广泛的应用，可以用于测量温度、压力、液位、流量等参数，实现设备的自动化控制。
2. 智能家居在智能家居领域，传感器可以应用于智能灯光控制、温湿度监测、门窗开关检测等方面，提高生活的便利性和舒适性。
3. 医疗设备在医疗设备领域，传感器可以用于心率监测、血压监测、血糖监测等，为医疗人员提供重要的生理参数。
4. 汽车工业在汽车工业中，传感器可以用于车速测量、车重检测、发动机温度检测等，提高车辆的性能和安全性。
五、传感器的未来发展趋势1. 多功能集成传感器未来发展趋势是实现多功能集成，将多种传感功能整合在一个器件中，提高传感器的智能化和多功能性。
11传感器基础知识
⑤ 传感器的数字化、智能化(Smart Sensor)；
数字化途径：数字化原理的传感器；A/D 所谓智能化传感器，是以专用微处理器控制的、 具有双向通信功能的传感器系统。它不仅具有信号检 测、转换和处理功能，同时还具有存储、记忆、自补 偿、自诊断等多种功能。 有人预计未来的10年，传感器智能化将首先发展 成由硅微传感器、微处理器、微执行器和接口电路等 多片模块组成的闭环传感器系统。如果通过集成技术 进一步将上述多片相关模块全部制作在一个芯片上形 成单传感器命名与代号（GB/T7666-2005）
传感器的命名由主题词加四级修饰语构成。 主题词——传感器； 第一级修饰语——被测量； 第二级修饰语——转换原理； 第三级修饰语——特征描述；指必须强调的传感 器结构、性能、材料特征、敏感元件以及其他必 要的性能特征，一般可后续以“型”字。 第四级修饰语——主要技术指标(量程、测量范 围、精度等)。 示例:传感器，加速度，压电式，士20g
m Ef 100% YFS
•迟滞 迟滞特性表明检测系统在正向(输入量增大) 和反向(输入量减小)行程期间，输入-输出特性 曲线不一致的程度。用下式表示：
m Et 100% YFS
•重复性 重复性是指传感器在检测同一物理量时每次 测量的不一致程度，也叫稳定性。
1.2
传感器的分类
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 机械式传感器 电阻式传感器 电感式传感器 电容式传感器 压电式传感器 磁电式传感器 半导体式传感器
② 大力开发物性型传感器； 物性型传感器 物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理 化学性质的变化来实现信号的变换的。例如：用 水银温度计测量, 是利用水银的热胀冷缩现象； 压电测力计是利用石英晶体的压电效应等。 结构型传感器 结构型传感器则是依靠传感器结构参量的变 化而实现信号转换的。例如：电容式传感器依靠 极板间距离变化引起电容量的变化，电感式传感 器依靠衔铁位移引起自感或互感的变化等。
传感器基础知识
=
b0
x
或
a1 dy + y = b0 x
a0 dt
a0
即 对（1-27）式进行拉氏变换，得
τ dy + y = Kx dt
(τs +1)Y (s) = KX (s)
则传递函数为
H (s)
=
Y (s) X (s)
=
K τs + 1
频率响应函数为
H ( jω) =
Y ( jω) X ( jω)
=
K jωτ + 1
a0 dt 2 a0 dt
a0
两边取拉氏变换，将上式写成算符 S 的代数式，得
（ s 2 + 2ξ s + 1）Y（t）= KX ( t )
ω
2 0
ω0
由（1-38）式可得二阶系统的传递函数为
H (S )
=
Y (S ) X (s)
=
s2
+
kω
2 0
2ξsω0
+
ω
2 0
频率响应特性 幅频特性
H(
jω
)
a0Y (t) = b0 X (t)
（1-23）
或
Y (t) = b0 X (t) = KX (t)
a0
零阶传感器的传递函数和频率特性为
（1-24）
5
H (S ) =
Y (S ) X (S )
=
Y ( jω) X ( jω)
=
b0 a0
=
K
由（1-2）式，一阶系统的微分方程为
a1
dy dt
+
a0
y
=
(
jω )2
公共基础知识传感器技术基础知识概述
《传感器技术基础知识概述》一、引言在当今科技飞速发展的时代，传感器技术作为现代信息技术的三大支柱之一，正发挥着越来越重要的作用。
传感器犹如人类的感官，能够感知周围环境的各种物理量、化学量和生物量，并将其转化为电信号或其他易于处理和传输的信号，为人们提供了了解和控制世界的重要手段。
从智能手机中的各种传感器到工业自动化中的精密传感器，从医疗诊断中的生物传感器到环境监测中的智能传感器，传感器技术已经广泛应用于各个领域，深刻改变了人们的生活和工作方式。
本文将对传感器技术的基础知识进行全面的概述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。
二、传感器的基本概念（一）定义传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分，它能将被测量转化为另一种物理量；转换元件则将敏感元件输出的物理量转换为电信号或其他易于处理和传输的信号。
（二）分类传感器的分类方法有很多种，常见的分类方式有以下几种：1. 按被测量分类：可分为物理量传感器、化学量传感器和生物量传感器。
物理量传感器包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器等；化学量传感器包括气体传感器、湿度传感器等；生物量传感器包括生物传感器、免疫传感器等。
2. 按工作原理分类：可分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。
3. 按输出信号分类：可分为模拟式传感器和数字式传感器。
模拟式传感器输出的是连续变化的电信号，数字式传感器输出的是离散的数字信号。
（三）主要性能指标1. 灵敏度：指传感器在稳态下输出变化量与输入变化量之比，它反映了传感器对被测量的敏感程度。
2. 线性度：指传感器的输出与输入之间的线性关系程度，通常用非线性误差来表示。
3. 精度：指传感器的测量结果与真实值之间的接近程度，它包括准确度和精密度两个方面。
传感器基础知识
障时间、率 及 波 形 等 ）
保险期、、 功 率 、 各 项
疲劳性 分 布 参 数 值 、
能、绝 电 压 范 围 与 稳
缘电阻、定度等
耐压及 外形尺寸、重
抗飞弧 量 、 壳 体 材 质
等
、结构特点等
安装方式、馈
线电缆等
传感器的正确选用
（一）与测量条件有关的因素 （二）与传感器有关的技术指标 （三）与使用环境条件有关的因素 （四）与购买和维修有关的因素
一阶传感器
微分方程除系数a1, a0 , b0外其他系数均为0, 则
a1(dy/dt)+a0y= b0x
a1 dy y b0 x
a0 dt
a0
dy y Kx
dt
τ— 时间常数( τ= a1/a0)； K——静态灵敏度( K= b0/a0)
一阶传感器
传递函数: 频率特性:
W (s) K
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量;
声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热. 光: 亮度，色彩
2)按工作的物理基础分类:
机械式,电气式,光学式,流体式等.
3)按信号变换特征:
能量转换型和能量控制型.
传感器输出与输入关系可用微分方程来描述。 理论上, 将微分方程中的一阶及以上的微分项 取为零时, 即得到静态特性。因此, 传感器的静
静态特性
灵敏度 分辨率 线性度 重复性 迟滞 稳定性 漂移
取决于传感器本身, 可通过传感器本身的改善来加以抑 制, 有时也可以对外界条件加以限制。
外界影响
①理论拟合；
②端点连线平移拟合；
传感器基础知识
一阶传感器
二阶传感器
⑶ 瞬态响应特性指标
各指标定义如下：
① 时间常数τ 一阶传感器的上升到63.2%所需的时间，称为时
间常数。 ② 延迟时间td 输出达到稳态值的50%所用的时间。
③上升时间tr 输出达到稳态值的90%所用的时间。
⑶ 瞬态响应特性指标
④峰值时间tp 阶跃响应曲线达到第一个峰 值所需时间。
1.1.2 传感器的组成和分类
1．传感器的组成
传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路 组成。
2024/2/9
1
直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确 定关系的某一物理量的元件。
敏感元件是传感器的核心
2024/2/9
2
转换元件： 将敏感元件输出的物理量转换成 适于传输或测量电信号的元件。
2024/2/9
B、结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化实 现信号变换，如：电容式传感器。
2024/2/9
6
1.1.3 传感器基本特性
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性， 即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测量） x(t)之间的关系，
传感器系统示意图
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化 时，其输入输出关系特性称为静态特性。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量 4) 静态测量与动态测量
2024/2/9
45
1.2. 3 检测系统
1、检测系统的构成
检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、 数据处理环节和数据显示环节构成。 （P9）
2024/2/9
46
1.2. 3 检测系统
检测系统又分：开环检测系统与闭环检测系统
传感器基本知识
传感器基本知识
汇报人：
目录
CONTENTS
01 添加目录标题 03 传感器的应用
02 传感器概述 04 传感器的技术参数
05 传感器的选用原则
06 传感器的校准和维 护
07 传感器的发展趋势 和未来展望
添加章节标题
传感器概述
传感器的定义和作用
● 传感器是一种能够感知被测量对象的状态信息，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置 ● 传感器通常由敏感元件和转换元件组成 传感器的种类
动等。
传感器的校准和维护
传感器的校准方法
校准目的：确保传感器准确测量，提高测量精度 校准方法：使用标准设备对传感器进行校准，包括零点校准和量程校准 校准周期：根据使用频率和环境条件确定校准周期 校准注意事项：避免在恶劣环境下进行校准，确保标准设备的准确性和可靠性
传感器的维护保养方法
定期检查传感器的外观是否正常，如是否有破损、变形等 定期清理传感器表面的灰尘、污垢等，保持清洁 定期检查传感器的连接线是否松动或脱落，如有需要应及时更换 定期对传感器进行校准，确保其测量准确度符合要求
影响因素：温度、 湿度、压力、电磁 干扰等
等级划分：根据测 量精度，传感器可 分为不同的等级
选择建议：根据实 际需求选择合适的 测量精度等级，以 达到最佳测量效果
响应时间
定义：传感器响应时间是指从接收到输入信号到输出达到稳定状态所需的时间 重要性：响应时间是传感器性能的重要指标，直接影响系统的实时性和稳定性 影响因素：包括传感器的结构、工作原理、输入信号的特性以及环境因素等 分类：根据响应时间的长短，可分为快速响应型和慢速响应型传感器
温度环境：选用热电阻、热电偶等温度传感器 湿度环境：选用湿敏电阻、电容等湿度传感器 压力环境：选用应变片、压电陶瓷等压力传感器 磁场环境：选用霍尔元件、磁电阻等磁场传感器 光照环境：选用光敏电阻、光电池等光照传感器 化学环境：选用气敏电阻、电化学等化学传感器
传感器基础知识课件
分辨率
分辨率是指传感器能够检测到的最 小输入变化量。分辨率越高，传感 器能够检测到的信号越微弱。
交叉灵敏度
交叉灵敏度是指传感器对非测量方 向的输入变化的敏锐程度。交叉灵 敏度会影响传感器的测量精度和稳 定性。
分辨率
绝对分辨率
绝对分辨率是指传感器能够检测 到的最小输入变化量。绝对分辨 率反应了传感器对微弱信号的检
新技术
新兴技术如物联网、人工智能等正在与传感器技术深度融会，推动传感器向智能化、网络化方向发展 。
微型化与集成化
微型化
随着微纳加工技术的进步，传感 器正变得越来越微型化，这使得 传感器能够应用于更广泛的领域 ，如生物医疗、环境监测等。
集成化
将多个传感器集成到一个芯片上 ，实现多参数、多功能的测量， 有助于提高传感器的测量效率和 精度。
环境稳定性
环境稳定性是指传感器在不同环境条件下（如温度、湿度 、压力、振动等）的性能表现。环境稳定性是衡量传感器 在不同工作环境下性能稳定性的重要指标。
重复性
重复性是指传感器在相同条件下重复测量同一物理量时， 其输出值的一致程度。重复性是衡量传感器测量精度的重 要指标。
响应时间
响应时间
响应时间是指传感器从接收到输入信号到产生相应输出信号所需 的时间。响应时间是衡量传感器快速响应能力的重要指标。
工作原理
转换机制
传感器的工作原理是将输入的信号转换成电信号。例如，电阻式传感器通过改 变电阻值来测量压力或温度；光电传感器则利用光电效应将光信号转换成电信 号。
放大与调节
传感器内部通常包含放大器和调节器，用于放大和调节转换后的电信号，以便 进行后续处理和测量。
传感器在日常生活中的应用
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第2章 传感器的基本知识
x
H
1
(S )
H
2
(S )
H
n
(S )
y
则：H (S ) = H1 (S )× H 2 (S )× ⋅ ⋅ ⋅ × H r (S )
（2 − 8）
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若传感器由p个环节并联而成
x
H
H
1
2
(S )
(S )
y
H
n
(S )
（2 − 9）
则：H (S ) = H1 (S ) + H 2 (S ) + ⋅ ⋅ ⋅ + H p (S )
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1 .微分方程 大多数传感器都属模拟系统之列。 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。 方程。 在实际的模型建立过程中，一般采用 在实际的模型建立过程中， 线性常系数微分方程来描述输出量y 和输入量x的关系。 的关系。
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其通式如下： 其通式如下：
d 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 （2 − 5）
m
m−1
特点： 特点： 反映传感器系统本身特性， 无关， （1）反映传感器系统本身特性，与 x(t) 无关， 只与系统结构参数有关。 只与系统结构参数有关。 （2）X(s)、Y(s)、H(s) 知二求一 X(s)、Y(s)、
X(s) Y(s)
H(s)
（3）相同的传递函数可以表征不同物理系统 （4）通过实验求传递函数
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精度等级以一系列标准百分比数值分档表示。 代表传感器测量的最大允许误差，即相对误差。
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4. 灵敏度：灵敏度是指传感器输出的
变化 量与引起该变化量的输入变化
量之比，如下图所示。
s y x
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灵敏度表征传感器对输入量变化的反应能力
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
（2）按照其被测量对象分：
传感器可分为力、位移、速度、加速度传感
器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
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2．传感器的分类
（3）按照其结构分：
传感器可分为结构型、物性型和复合型传 感器。
A、物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性 质的变化来实现信号变换，如：水银温度计。
反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。
研究传感器的动态特性主要是从测量误差角度分析 产生动态误差的原因以及改善措施。
时域：瞬态响应法 频域：频率响应法
1. 瞬态响应特性
传感器的瞬态响应即为时间响应。
在研究传感器的动态特性时，有时需要从时域中 对传感器的响应和过渡过程进行分析，这种分析 方法称为时域分析法。
传感器基础知识
1.1.2 传感器的组成和分类
1．传感器的组成
传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路 组成。
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直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确 定关系的某一物理量的元件。
敏感元件是传感器的核心
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转换元件： 将敏感元件输出的物理量转换成 适于传输或测量电信号的元件。
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测量电路： 将转换元件输出的电信号进行进 一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性 化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后 续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。
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2．传感器的分类
（1）按照其工作原理分：
传感器可分为电参数式(如电阻式、电感式和 电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
④+①超调量σ 传感器输出超过稳态值的最 大值。
④ +②衰减比d 衰减震荡的二阶传感器输 出响应曲线第一个峰值与第二个峰值之比。
2. 频率响应特性
传感器对不同频率正弦输入信号的响应特性，称为 频率响应特性。
频率响应法是从传感器的频率特性出发研究传感器 的动态特性。
（1）零阶传感器的频率特性 （2）一阶传感器的频率特性 （3） 二阶传感器的频率特性 （4）频率响应特性指标
一阶传感器
二阶传感器
⑶ 瞬态响应特性指标
各指标定义如下：
① 时间常数τ 一阶传感器的上升到63.2%所需的时间，称为时
间常数。 ② 延迟时间td 输出达到稳态值的50%所用的时间。
③上升时间tr 输出达到稳态值的90%所用的时间。
⑶ 瞬态响应特性指标
④峰值时间tp 阶跃响应曲线达到第一个峰 值所需时间。
正行程的最大重复性偏差 Δ RM ax1
反行程的最大重复性偏差 Δ RM ax2
取较大者为 Δ R M a x
R ( R M ax yF S) 1 0 0 %
R ( R M ax yF S) 1 0 0 %
8. 零点漂移
漂移是指在外界的干 扰下，在一定时间间 隔内，传感器输出量 发生与输入量无关的 或不需要的变化。漂 移包括零点漂移和灵 敏度漂移等，如图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
1)传感器的静态特性:
1. 测量范围：传感器所能测量到的最小输
入量 与最大输入量 之间的范围称为传感器的 测量范围。
2. 量程：传感器测量范围的上限值 与下限
值 的代数差 称为量程。
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3. 精度：
传感器的精度是指测量结果的可靠程度。 工程技术中为简化传感器精度的表示方法， 引用了精度等级的概念。
ΔL1=ΔL2 =ΔLMax
y
ΔL1 ΔL2
x
③端点连线拟合
把输出曲线两端点的连线作为拟合直线
y
ΔLmax x平移，移动距离为
原先的一半 y
Δ L2=Δ L1=Δ L3=Δ LM ax
ΔL3
ΔLmax
ΔL1
ΔL2
x
6、迟滞
正（输入量增大）反（输入量减小）行程 中输出输入曲线不重合称为迟滞
出发点
获得最小的非线性误差
拟合方法： ①理论拟合； ②过零旋转拟合； ③端点连线拟合； ④端点连线平移拟合； ⑤最小二乘拟合； ⑥最小包容拟合
①理论拟合
拟合直线为传感器的理论特性，与实际测试值无关。
方法十分简单，但一般说 Δ L M a x 较大
y
ΔLmax
x
②过零旋转拟合
曲线过零的传感器。拟合时，使
5. 线性度：指其输出量与输入量之间
的关系曲线偏离理想直线的程度。
a、在非线性误差不太大的情况下，通常采 用直线拟合的方法来线性化。
b、线性度就用输入-输出关系曲线与拟合 直线之间最大偏差与满量程输出的百分比 来表示。
L ( L M a x yF S) 1 0 0 %
最大非线性误差 满量程输出
直线拟合线性化
H ( 1 2 )( H M A Xy F S ) 1 0 0 %
Δ HMAX —正反行程间输出的最大差值。
迟滞误差的另一名称叫回程误差，常用绝对误差表示 检测回程误差时，可选择几个测试点。对应于每一输 入信号，
传感器正行程及反行程中输出信号差值的最大者即为 回程误差。
7、重复性
传感器在输入按同一方向连续多次变动时 所得特性曲线不一致的程度
9. 稳定性: 稳定性表示传感器在一个较
长的时间内保持其性能参数的能力。
10. 分辨率 : 分辨率是指检测仪表能够精确 检测出被测量最小变化值的能力。 一般模拟式仪表的分辨率规定为最小刻度分 格值的一半。数字式仪表的分辨率是最后一 位的一个字。
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2）传感器的动态特性
传感器的动态特性是指传感器的输出对随时间变化 的输入量的响应特性。
B、结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化实 现信号变换，如：电容式传感器。
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1.1.3 传感器基本特性
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性， 即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测量） x(t)之间的关系，
传感器系统示意图
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化 时，其输入输出关系特性称为静态特性。