传感器原理复习提纲及详细知识点

传感器原理复习提纲第一章绪论

1.检测系统的组成。

传感器测量电路输出单元

把被测非电量转换成为与之有

确定对应关系，且便于应用的某

些物理量（通常为电量）的测量

装置。

把传感器输出的变量变换成电压或电流

信号，使之能在输出单元的指示仪上指

示或记录仪上记录；或者能够作为控制

系统的检测或反馈信号。

指示仪、记录仪、累加

器、报警器、数据处理

电路等。

2.传感器的定义及组成。

定义能感受被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

组成敏感元件转换元件转换电路

直接感受被测量，并输出与被测量

成确定关系的物理量。

敏感元件的输出就是它的输入，抟

换成电路参量。

上述电路参数接入基本转换电路，

便可转换成电量输出。

3.传感器的分类。

工作机理物理型、化学型、生物型

构成原理结构型（物理学中场的定律）、物性型:物质定律

能量转换能量控制型、能量转换型

物理原理电参量式传感器、磁电传感器、压电式传感器

用途位移、压力、振动、温度

4.什么是传感器的静态特性和动态特性。

静特性输入量为常量，或变化极慢

动特性输入量随时间较快地变化时

5.列出传感器的静态特性指标，并明确各指标的含义。

23

0123

n

n

y a a x a x a x a x

=+++++

x输入量，y输出量，a0零点输出，a1理论灵敏度，a2非线性项系数

灵敏度传感器在稳态下，输出的变化量与引起该变化量的输入变化量之比。

表征传感器对输入量变化的反应能力

线性传感器非线性传感器

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。

产生迟滞的原因：由于传感器敏感元件材料的物理性质和机械另部件的缺陷

所造成的，如弹性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间隙、

紧固件松动等。

线性度传感器的实际输入-输出曲线的线性程度。

k y x

=∆∆

%

100

2

max⨯

∆

=

FS

H Y

H

γ

4种典型特性曲线

非线性误差

%

100

max⨯

∆

±

=

FS

L Y

L

γ

，ΔLmax——最大非线性绝对误差，Y FS——满量程输出值。

直线拟合线性化：出发点→获得最小的非线性误差（最小二乘法：与校准曲线的残差平方和最小。）

例用最小二乘法求拟合直线。

设拟合直线y=kx+b

残差△i=yi-（kxi+b）

分别对k和b求一阶导数，并令其=0，可求出b和k

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。

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。重复性误差属于随机误差，常用标准

差σ计算，也可用正反行程中最大重复差值计算，即

或

零点漂移传感器无输入时，每隔一段时间进行读数，其输出偏离零值，即为零点漂移。

零漂＝

0100%

FS

Y

Y

∆

⨯

，式中ΔY0——最大零点偏差；Y FS——满量程输出。

温度漂移温度变化时，传感器输出量的偏移程度。一般以温度变化1度，输出最大偏差与满量程的百分比表示，即温漂＝

max100%

FS

Y T

∆

⨯

∆

Δmax ——输出最大偏差；ΔT——温度变化值；YFS——满量程输出。

6.一阶特性的指标及相关计算。

一阶系统微分方程τ

：时间常数，k=1静态灵敏度

拉氏变换)

(

)

(

)1

(s

X

s

Y

s=

+

τ

传递函数

s

s

X

s

Y

s

H

τ+

=

=

1

1

)

(

)

(

)

(

频率响应函数

ωτ

ω

ω

ω

j

j

X

j

Y

j

H

+

=

=

1

1

)

(

)

(

)

(

误差部分

7.测量误差的相关概念及分类。

相关概念（1）等精度测量（2）非等精度测量（3）真值（4）实际值（5）标称值（6）示值（7）测量误差

最小

∑

=

∆

n

i

i

1

2

%

100

)3

~

2(

⨯

±

=

FS

R Y

σ

γ%

100

2

max⨯

∆

±

=

FS

R Y

R

γ

kx

y

dt

dy

=

+

τ