传感器的基础知识重点
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2018/10/9 21
3）.随机误差
在同一条件下，多次测量同一被测量，有时 会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负 以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差， 也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大小。 随机误差是测量过程中许多独立的、微小的、偶 然的因素引起的综合结果。 存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量 值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消 除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数 随机误差都服从正态分布规律。
2018/10/9 15
3.线性度：
线性度又称非线性误差，是指传感器实际 特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之 间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百 分比。将传感器输出起始点与满量程点连接起 来的直线作为拟合直线，这条直线称为端基理 论直线，按上述方法得出的线性度称为端基线 性度，非线性误差越小越好 。线性度的计算 公式如下：
2018/10/9 19
产生粗大误差的一个例子
2018/10/9
20
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。
2018/10/9
3
传感器的作用: 人们为了从外界获取信息，必 须借助于感觉器官。而单靠人们自 身的感觉器官，在研究自然现象和 规律以及生产活动中它们的功能就 远远不够了。为适应这种情况，就 需要传感器。因此可以说，传感器 是人类五官的延长，又称之为电五 官。
4
2018/10/9
特点：代替人的耳，眼，鼻等器 官去感知和获取人不能直接获取 的自然界当中的信息和信息量。
12
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
灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之 比。例如，某位移传感器，在位移变化 1mm时，输出电压变化为200mV，则其 灵敏度应表示为200mV/mm。 当传感器的输出、输入量的量纲相同时， 灵敏度可理解为放大倍数。
第一章传感器的基本知识
一、传感器的定义
提出问题： 什么是传感器？
2018/10/9
1
通俗的讲： 传感器是接收信号 或刺激并反应的器件，以测量为目 的，以一定精度把被测量转换为与 之有确定关系的、易于处理的电量 信号输出的装置。
2018/10/9
2
国家标准是这样定义“传 感器”的：能感受规定的 被测量并按照一定的规律 转换成可用输出信号的器 件或装置。
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四、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、迟滞、 重复性、漂移等。
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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：
Βιβλιοθήκη Baidu
dy y K dx x
（ 1－ 1）
2018/10/9
Lmax L 100% ymax ymin
（ 1－ 2）
16
2018/10/9
作图法求线性度演示
（ 1—拟合曲线 2—实际特性曲线 ）
2018/10/9
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4.迟滞：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 曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入 信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这 个差值称为迟滞差值。 5.重复性：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。 6.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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二、传感器的组成 举例：测量压力的电位器式压力传感器
传感器 组成框图
1-弹簧管 2-电位器
2018/10/9 9
三、传感器分类
1.根据被测对象，可分为物理量传感器、 化学量传感器和生物量传感器三大类; 按被测量分类：可分为位移、力、力矩、 转速、振动、加速度、温度、压力、流量、 流速等传感器。 2. 按测量原理分类：可分为电阻、电容、 电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红 外、光导纤维等传感器。 ……
提高灵敏度，可得到较高的测量精度。 但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性 也往往愈差。
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2.分辨力：指传感器能检出被测信号
的最小变化量。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。对模拟式传感器，以最小刻度的 一半所代表的输入量表示；对数字式传 感器，如果没有其他附加说明，可以认 为该表的最后一位数值所代表的输入量 就是它的分辨力。
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随机误差的正态分布规律
次 数 统 计
长度相对测量值
2018/10/9 23
2.误差的表示方法 1）.绝对误差：
Δ =Ax －Ａ0
(1-1)
某采购员分别在三家商店购买100kg大 米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约 0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见 最大，是何原因？
用途：就是采集信息和信息量。
用在：工业，农业，医疗，卫生， 国防，军事，航天，航空，气象，安 检以及日常生活等等方面。
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在流水线上，边加工，边检验，可提 高产品的一致性和加工精度。
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7
传感器早已渗透到诸如工业生产、 宇宙开发、海洋探测、环境保护、 医学诊断、生物工程、甚至文物保 护等等极其之泛的领域。可以毫不 夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚 的海洋，以至各种复杂的工程系统， 几乎每一个现代化项目，都离不开 各种各样的传感器。
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五、测量误差及分类 1.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。
3）.随机误差
在同一条件下，多次测量同一被测量，有时 会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负 以不可预见的方式变化，该误差称为随机误差， 也称偶然误差，它反映了测量值离散性的大小。 随机误差是测量过程中许多独立的、微小的、偶 然的因素引起的综合结果。 存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量 值误差的出现是随机的，既不能用实验的方法消 除，也不能修正，但是就误差的整体而言，多数 随机误差都服从正态分布规律。
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3.线性度：
线性度又称非线性误差，是指传感器实际 特性曲线与拟合直线（有时也称理论直线）之 间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百 分比。将传感器输出起始点与满量程点连接起 来的直线作为拟合直线，这条直线称为端基理 论直线，按上述方法得出的线性度称为端基线 性度，非线性误差越小越好 。线性度的计算 公式如下：
2018/10/9 19
产生粗大误差的一个例子
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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。
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传感器的作用: 人们为了从外界获取信息，必 须借助于感觉器官。而单靠人们自 身的感觉器官，在研究自然现象和 规律以及生产活动中它们的功能就 远远不够了。为适应这种情况，就 需要传感器。因此可以说，传感器 是人类五官的延长，又称之为电五 官。
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特点：代替人的耳，眼，鼻等器 官去感知和获取人不能直接获取 的自然界当中的信息和信息量。
12
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
灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之 比。例如，某位移传感器，在位移变化 1mm时，输出电压变化为200mV，则其 灵敏度应表示为200mV/mm。 当传感器的输出、输入量的量纲相同时， 灵敏度可理解为放大倍数。
第一章传感器的基本知识
一、传感器的定义
提出问题： 什么是传感器？
2018/10/9
1
通俗的讲： 传感器是接收信号 或刺激并反应的器件，以测量为目 的，以一定精度把被测量转换为与 之有确定关系的、易于处理的电量 信号输出的装置。
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国家标准是这样定义“传 感器”的：能感受规定的 被测量并按照一定的规律 转换成可用输出信号的器 件或装置。
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四、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、迟滞、 重复性、漂移等。
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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：
Βιβλιοθήκη Baidu
dy y K dx x
（ 1－ 1）
2018/10/9
Lmax L 100% ymax ymin
（ 1－ 2）
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作图法求线性度演示
（ 1—拟合曲线 2—实际特性曲线 ）
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4.迟滞：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 曲线不重合的现象成为迟滞。对于同一大小的输入 信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这 个差值称为迟滞差值。 5.重复性：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。 6.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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二、传感器的组成 举例：测量压力的电位器式压力传感器
传感器 组成框图
1-弹簧管 2-电位器
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三、传感器分类
1.根据被测对象，可分为物理量传感器、 化学量传感器和生物量传感器三大类; 按被测量分类：可分为位移、力、力矩、 转速、振动、加速度、温度、压力、流量、 流速等传感器。 2. 按测量原理分类：可分为电阻、电容、 电感、光栅、热电耦、超声波、激光、红 外、光导纤维等传感器。 ……
提高灵敏度，可得到较高的测量精度。 但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性 也往往愈差。
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2.分辨力：指传感器能检出被测信号
的最小变化量。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。对模拟式传感器，以最小刻度的 一半所代表的输入量表示；对数字式传 感器，如果没有其他附加说明，可以认 为该表的最后一位数值所代表的输入量 就是它的分辨力。
2018/10/9 22
随机误差的正态分布规律
次 数 统 计
长度相对测量值
2018/10/9 23
2.误差的表示方法 1）.绝对误差：
Δ =Ax －Ａ0
(1-1)
某采购员分别在三家商店购买100kg大 米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约 0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见 最大，是何原因？
用途：就是采集信息和信息量。
用在：工业，农业，医疗，卫生， 国防，军事，航天，航空，气象，安 检以及日常生活等等方面。
2018/10/9 5
在流水线上，边加工，边检验，可提 高产品的一致性和加工精度。
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传感器早已渗透到诸如工业生产、 宇宙开发、海洋探测、环境保护、 医学诊断、生物工程、甚至文物保 护等等极其之泛的领域。可以毫不 夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚 的海洋，以至各种复杂的工程系统， 几乎每一个现代化项目，都离不开 各种各样的传感器。
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五、测量误差及分类 1.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。