传感器的基础知识重点
第一章 传感器的基本知识
第一章传感器的基本知识复习思考题1. 简述传感器的概念、作用及组成。
2. 传感器的分类有哪几种？各有什么优缺点？3. 传感器是如何命名的？其代号包括哪几部分？在各种文件中如何应用？4. 传感器的静态性能指标有哪些？其含义是什么？5. 传感器的动态特性主要从哪两方面来描述？采用什么样的激励信号？其含义是什么？1.1 传感器的作用与地位◆世界是由物质组成的，各种事物都是物质的不同形态。
人们为了从外界获得信息，必须借助于感觉器官。
◆人的“五官”——眼、耳、鼻、舌、皮肤分别具有视、听、嗅、味、触觉等直接感受周围事物变化的功能，人的大脑对“五官”感受到的信息进行加工、处理，从而调节人的行为活动。
◆人们在研究自然现象、规律以及生产活动中，有时需要对某一事物的存在与否作定性了解，有时需要进行大量的实验测量以确定对象的量值的确切数据，所以单靠人的自身感觉器官的功能是远远不够的，需要借助于某种仪器设备来完成，这种仪器设备就是传感器。
传感器是人类“五官”的延伸，是信息采集系统的首要部件。
电量和非电量◆表征物质特性及运动形式的参数很多，根据物质的电特性，可分为电量和非电量两类。
◆电量——一般是指物理学中的电学量，例如电压、电流、电阻、电容及电感等；◆非电量——则是指除电量之外的一些参数，例如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度及酸碱度等等。
◆人类为了认识物质及事物的本质，需要对物质特性进行测量，其中大多数是对非电量的测量。
传感器的作用◆非电量不能直接使用一般的电工仪表和电子仪器进行测量，因为一般的电工仪表和电子仪器只能测量电量，要求输入的信号为电信号。
◆非电量需要转化成与其有一定关系的电量，再进行测量，实现这种转换技术的器件就是传感器。
◆传感器是获取自然或生产中信息的关键器件，是现代信息系统和各种装备不可缺少的信息采集工具。
采用传感器技术的非电量电测方法，就是目前应用最广泛的测量技术。
传感器的地位◆随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。
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。
传感器与检测技术基础
转换元件 它是将敏感元件输出的非电信号直接转换为电信号，或直接将被测非电信号转换为电信号(如应变式压力传感器的电阻应变片，它作为转换元件将弹性敏感元件的输出转换为电阻)。 转换电路 它能把转换元件输出的电信号转换为便于显示、处理和传输的有用信号。
传感器的分类 传感器技术是一门知识密集型技术。
1.2 测量误差与准确度
3)恰为第n位单位数字的0.5，则第n位为偶数或零时就舍去，为奇数时则进1。 (2)参加中间运算的有效数字的处理 1)加法运算：运算结果的有效数字位数应与参与运算的各数中小数点后面的有效位数相同。 2)乘除运算：运算结果的有效数字位数，应与参与运算的各数中有效位数最小的相同。 3)乘方及开方运算：运算结果的有效数字位数比原数据多保留一位。 4)对数运算：取对数前后有效数字位数应相同。 2.测量数据的处理 常用的数据处理方法有列表法、图示法、最小二乘法线性拟合。
列表法 列表法是把被测量的数据列成表格，可以简明地表示有关物理量之间的对应关系，便于随时检查测量结果是否合理，及时发现和分析问题。
01
图示法 图示法是用图形或曲线表示物理量之间的关系，它能更直观地表示物理量之间的变化规律，如递增或递减。
02
最小二乘法线性拟合 图示法虽然能很直观方便地将测量中的各种物理量之间的关系、变化规律用图像表示出来，但是，在图像的绘制上往往会引起一些附加的误差。
1.1 传感器简述
1.1 传感器简述
1)超调量σ：传感器输出超出稳定值而出现的最大偏差，常用相对于最终稳定值的百分比来表示。 2)延滞时间td：阶跃响应达到稳态值的50%所需要的时间。 3)上升时间tr：传感器的输出由稳态值的10%变化到稳态值的90%所需的时间。 4)峰值时间tp：传感器从阶跃输入开始到输出值达到第一个峰值所需的时间。 5)响应时间ts：传感器从阶跃输入开始到输出值进入稳态值所规定的范围内所需的时间。 (2)频率响应法 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。
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。
传感器基础知识介绍重点
湖南铁道职业技术
传感器基础知识介绍
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
三、传感器的基本特性
任务4 掌握线性度的概念 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。
湖南铁道职业技术
传感器基础知识介绍
湖南铁道职业技术
传感器基础知识介绍
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
三、传感器的基本特性
任务1 了解传感器的特性参数有哪些 传感器的特性一般指输入、输出特性。 传感器的特性包括：灵敏度、分辨力、线性度、 迟滞、重复性、漂移等。
湖南铁道职业技术
传感器基础知识介绍
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
一、传感器的定义和作用
任务3 理解传感器的作用
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。
湖南铁道职业技术
传感器基础知识介绍
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
二、传感器的组成与分类
任务1 理解传感器的组成
举例：测量压力的电位器式压力传感器
湖南铁道职业技术
传感器基础知识介绍
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。 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。
湖南铁道职业技术
传感器基础知识介绍
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
三、传感器的基本特性
任务3 理解分辨力的概念 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。
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。
传感器与检测技术基础知识-下载[1]重点
![传感器与检测技术基础知识-下载[1]重点](https://img.taocdn.com/s3/m/eb6ab7805122aaea998fcc22bcd126fff6055d67.png)
（1）直接测量与间接测量 Ⅰ.直接测量 用事先分度或标定好的测量仪表， 直接读取被测量测量结果的方法称为直接测量。直接 测量是工程技术中大量采用的方法，其优点是直观、 简便、迅速，但不易达到很高的测量精度。 Ⅱ.间接测量 首先，对和被测量有确定函数关系 的几个量进行测量，然后，再将测量值代入函数关系 式，经过计算得到所需结果。这种测量方法，属于间 接测量。测量结果y和直接测量值xi(i＝1，2，3…)之 间的关系式为: y＝f(x1x2x3…) 。间接测量手续多， 花费时间长，当被测量不便于直接测量或没有相应直 接测量的仪表时才采用。
量程点, 可以得到端基线性度。
4. 迟滞
迟滞特性表明检测系统在正向和反向行程期间，
输入—输出特性曲线不一致的程度。也就是说，对
同样大小的输入量，检测系统在正、反行程中，往
往对应两个大小不同的输出量，如右下图所示。通
过实验，找出输出量的
y
这种最大差值，并以满量程 ymax
输出YFS的百分数表示，
1
ΔH max
1.2.3 检测技术的发展趋势 检测技术的发展趋势主要有以下两个方面: 第一，新原理、新材料和新工艺将产生更多品质优
良的新型传感器。例如光纤传感器、液晶传感器、以高分 子有机材料为敏感元件的压敏传感器、微生物传感器等。
第二，检测系统或检测装置目前正迅速地由模拟式、 数字式向智能化方向发展。带有微处理机的各种智能化仪 表已经出现，这类仪表选用微处理机做控制单元，利用计 算机可编程的特点，使仪表内的各个环节自动地协调工作， 并且具有数据处理和故障诊断功能，成为一代崭新仪表， 把检测技术自动化推进到一个新水平。
指示仪
被测量 传感器
测量 电路
记录仪
电源
第一章传感器技术基础知识
时间常数：用时间常数τ来表征一阶传感器的动态特性。τ越小， 频带越宽。
固有频率：二阶传感器的固有频率ωn表征了其动态特性。
传感器的选用原则
与测量条件有关的因素 (1)测量的目的 (2)被测试量的选择 (3)测量范围 (4)输入信号的幅值，频带宽度 (5)精度要求 (6)测量所需要的时间
相应的响应曲线 ：
传感器存在惯性，它的输出不能立即复现输入信号，而是从零开 始，按指数规律上升，最终达到稳态值。 理论上传感器的响应只在t趋于无穷大时才达到稳态值，但实际上 当t=4τ时其输出达到稳态值的98.2%，可以认为已达到稳态。 τ越小，响应曲线越接近于输入阶跃曲线， 因此，τ值是一阶传感器重要的性能参数。
测量
测量是指人们用实验的方法，借助于一定的仪器或 设备，将被测量与同性质的单位标准量进行比较，
并确定被测量对标准量的倍数，从而获得关于被测
量的定量信息。
xnu或
x——被测量值；
n x u
u——标准量，即测量单位；
n——比值，含有测量误差。
测量过程
传感器从被测对象获取被测量的信息，建立起 测量信号，经过变换、传输、处理，从而获得 被测量量值的过程。
线性传感器
S y x
灵敏度是它的静态特性的斜率，即S为常数。
非线性传感器
它的灵敏度S为一变量，用下式表示。
S dy dx
传感器的灵敏度如图1-3所示。
Y
Y
S y - y0
Yo
x
X O
a）线形传感器
Байду номын сангаас
Y dy
dx S dy dx X
常用传感器和敏感元件-基础知识
铂＞铱＞钯＞银. 但太贵。
ⅳ）延展性、抗拉强度好：绕线时不易拉断；
实现信号变换.如:水银温度计. 结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.
例如:电容式和电感式传感器.
常用传感器和敏感元件-基础知识
§3.2 机械式传感器及仪器
一 工作原理
常用传感器和敏感元件-基础知识
. 机械量 弹性 变形
元件
机械 放大 几何量 指示 机测
传感 元件 电量
电测
中间
记录
变换
常用传感器和敏感元件-基础知识
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
常用传感器和敏感元件-基础知识
2)按工作的物理基础分类: 机械式,电气式,光学式,流体式等.
常用传感器和敏感元件-基础知识
常用传感器和敏感元件-基础知识
§3.3 电阻式、电容与电感式传感器 一 电阻式传感器 二 电阻应变式传感器 三 电容式传感器
常用传感器和敏感元件-基础知识
一、 电阻式传感器
1. 变阻器式传感器
p73 图 3-5
1) . 工作原理
R l （）
A
电阻率（.mm2 / m）
其中
l
电阻丝长度（m）
3)按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型. 能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.
例如:热电偶温度计,压电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部
供给能量的变化.例如:电阻应变片.
常用传感器和敏感元件-基础知识
4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系: 物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来
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
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
2024/9/29
3
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。
2024/9/29
4
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。
y
ΔLmax
x
②过零旋转拟合
曲线过零的传感器。拟合时，使
y
ΔL1 = ΔL2 = ΔLMax
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
④端点连线平移拟合
在端点连线拟合基础上使直线平移，移动距离为
原先的一半 y
ΔL2 = ΔL1 = ΔL3 = ΔLMax
ΔL3
6
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。
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。
2024/9/29
7
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，
2024/9/29
41
1.2 检测技术理论基础
1.2.1 检测技术
检测技术主要研究被测量的测量原理、测量方
法、检测系统和数据处理等方面的内容。
不同性质的被测量要采用不同的原理去测量， 测量同一性质的被测量也可采用不同测量原 理。
传感器基础知识
专业知识部分泰钦的主要产品是测力传感器及测控仪表（一）首先了解什么叫传感器传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置；简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置。
所以它由敏感元器件（感知元件）和转换器件两部分组成。
外界信号一般为非电物理量如：力、压力、重量、力矩位移、速度、温度、角度、高度。
电信号一般为易于精确处理的电量或电参量，如电流、电压、电阻、电感、频率。
我公司生产的传感器叫测力传感器，用专业术语统称应变式负荷传感器、称重传感器等。
应变式负荷传感器就是由电阻应变片，弹性体和检测电路三大重要部分组成。
1.电阻应变片。
电阻应变片分金属箔式应变片----（做出来的传感器又叫箔式传感器），另一个分为半导体应变片（做成的传感器叫半导体应变片）。
金属箔式应变片---用金属箔为敏感栅，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
我公司常用阻值有：350Ω,650Ω,1KΩ等。
半导体应变计具有灵敏系数大、横向效益小，阻值范围宽等特性，广泛用于各种力敏传感器的线性补偿及传感器的力电转换元件。
它的缺点是系数大，长期稳定性较差。
2.弹性体---弹性体是一个有特殊形状的结构件。
它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变区电信号的转换任务。
3.检测电路检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。
应变式负荷传感器采用惠斯登电桥原理。
因为惠斯登电桥具有很多优点,如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。
从以上三个部分我们总结一下，传感器的工作原理：当有力沿应变计丝栅方向产生时，因为弹性体的形变导致应变计丝栅长度变化，根据欧姆定律，应变计阻值发生变化，结合惠斯登电桥原理，于是产生了与受力大小相对应的电压变化。
传感器基础知识和常用术语
传感器基础知识和常用术语1.传感器：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。
通常有敏感元件和转换元件组成。
①敏感元件是指传感器中能直接(或响应)被测量的部分。
②转换元件指传感器中能较敏感元件感受(或响应)的北侧量转换成是与传输和(或)测量的电信号部分。
③当输出为规定的标准信号时，则称为变送器。
2.测量范围：在允许误差限内被测量值的范围。
3.量程：测量范围上限值和下限值的代数差。
4.精确度：被测量的测量结果与真值间的一致程度。
5.重复性：在所有下述条件下，对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度：相同测量方法：相同观测者：相同测量仪器：相同地点：相同使用条件：在短时期内的重复。
6.分辨力：传感器在规定测量范围圆可能检测出的被测量的最小变化量。
7.阈值：能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。
8.零位：使输出的绝对值为最小的状态，例如平衡状态。
9.激励：为使传感器正常工作而施加的外部能量(电压或电流)。
10.最大激励：在市内条件下，能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。
11.输入阻抗：在输出端短路时，传感器输入的端测得的阻抗。
12.输出：有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。
13.输出阻抗：在输入端短路时，传感器输出端测得的阻抗。
14.零点输出：在市内条件下，所加被测量为零时传感器的输出。
15.滞后：在规定的范围内，当被测量值增加和减少时，输出中出现的最大差值。
16.迟后：输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。
17.漂移：在一定的时间间隔内，传感器输出终于被测量无关的不需要的变化量。
18.零点漂移：在规定的时间间隔及室内条件下零点输出时的变化。
19.灵敏度：传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。
20.灵敏度漂移：由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。
21.热灵敏度漂移：由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。
22.热零点漂移：由于周围温度变化而引起的零点漂移。
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；
传感器的基础知识
理想的线性 关系
关于原点对称， 在输入X=0较大的范围
有较好的线性关系
线性差，一 般很少采用
一般情况
1.3传感器的类型和特性
传感器的静态特性指标
静态特性校准曲线
传感器静态校准曲线(实际曲线)是在静态标准条件下测定的。 利用一定精度等级的校准设备，对传感器进行往复循环测 试，即可得到输出-输入数据。将这些数据取平均，即为传 感器的静态校准曲线。
Y a0 a1X a2 X 2 an X n
讨论a0=0时的情形，即静态特性曲线通过原点的情形：
（1） 理想的线性特性 （2） 仅有奇次非线性项 （3） 仅有偶次非线性项 （4）同时有奇偶次非线性项
Y a1X
Y a1X a3 X 3 a5 X 5
Y a1X a2 X 2 a4 X 4
传感器的分类
•按被测对象的参数分类 位移传感器、力传感器、力矩传感器、压力传感器、振
动传感器、加速度传感器、流量传感器、流速传感器、液 位传感器、温度传感器、湿度传感器等 • 按变换原理分类
电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式 传感器、光电式传感器、热电式传感器、超声波传感器、 光栅传感器、红外传感器、光纤传感器、激光传感器等 • 按输出特性的线性与否分类
Y
0
X
1.3传感器的类型和特性
传感器的静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）最小检测量和分辨力 （4）迟滞 （5）重复性 （6）零点漂移 （7）温漂
1.3传感器的类型和特性 y
传感器的静态特性指标
（1）线性度
YFS 实 际 特性 曲 线
在规定的条件下，传感器静态 校准曲线(实际曲线)与拟合直线 间最大偏差与满量程输出值的百 分比称为线性度。
传感器基础知识
• 温漂
–表示温度变化时，传感器输出值的偏离程度。一般以 温度变化1摄氏度，输出最大偏差与满量程的百分比来 表示。
可靠性 ：是反映检测系统在规定的条件下，在规
定的时间内是否耐用的一种综合性的质量指标。
“老化”试验：在检测设备通电的情况下，将之放
置于高温环境 低温环境 高温环境……反复循环。 老化之后的系统在现场使用时，故障率大为降低 。
1 静态测量
对缓慢变化的对象进行 测量亦属于静态测量。 e.g. 温度计
2、动态测量
地震测量的振动波形
设备振动检测、故障 诊断
地震时间 ( 分)
便携式仪表
可以显示波 形的便携式 仪表
3、直接测量
电子卡尺
4、间接测量
对多个被测量进行测量，经过计 算求得被测量（阿基米德测量）。
5、接触式测量
（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、重复性、零点漂 移、温漂、可靠性、稳定度、电磁兼容性等
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
作图法求灵敏度过程
y
Δy
切点
传感器 特性曲线
三、传感器的基本特性
（一）、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
弹性敏感元件（弹簧管） 敏感元件在传感器中直接感受被测量， 并转换成与被测量有确定关系、更易于转换 的非电量。
弹性敏感元件（弹簧管） 在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α
弹簧管放大图 当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿 条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生 角位移。
《传感器课件》课件
纳米传感器
探索纳米级传感器在材料科学和环境监测中的 应用。
智能传感器
探究智能传感器的概念和未来发展趋势。
七、传感器实验及应用案例
传感器实验介绍
介绍一些有趣的传感器实验，让学生亲自动手。
传感器应用案例分析
分析一些真实的传感器应用案例，探索其实际价值。
八、总结
1 传感器发展历程回顾
回顾传感器技术的发展历程和里程碑事件。
1 传感器网络简介
了解传感器网络及其在物 联网中的作用。
2 传感器网络通信协议
探究常用的传感器网络通 信协议。
3 传感器网络应用场景
观察传感器网络在不同场 景中的应用案例。
六、传感器未来发展方向
生物传感器
展望生物传感器在医疗和健康领域的前景。
机器视觉传感器
了解机器视觉传感器在自动化和智能工业中的 重要性。
深入了解传感器的工作原理和基本原理。
二、主要传感器类型
温度传感器
介绍温度传感器及其在各个领域中的应用。
湿度传感器
探究湿度传感器的特点和应用场景。
压力传感器
了解压力传感器的原理及其在工业环境中的应用。
光电传感器
详细介绍光电传感器的工作原理和使用方式。
三、传感器测量精度分析
1
精度定义及分类
澄清什么是精度，并了解传感器精度的分类。
2
误差消除方法
探索如何减少或消除传感器测量中的误差。
3
传感器校准技术
介绍传感器校准的方法和流程。
四、传感器接口技术
模拟信号输出
了解传感器通过模拟信号进行 输出的技术。
数字信号输出
探究传感器通过数字信号进行 输出的方法。
串行通信接口
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
2018/10/9 14
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 10
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。
2018/10/9
11
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－ 1）
2018/10/9
Lmax L 100% ymax yminΒιβλιοθήκη （ 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
17
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）。
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。
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。
18
2018/10/9
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。
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：
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。
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。
2018/10/9 6
2018/10/9
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。
2018/10/9 8
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。 ……
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。
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？