第1章传感器绪论

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1、2022-5-311实用传感器技术教程实用传感器技术教程22022-5-31传感器的标定传感器的标定1.2 第第1章章 绪论绪论传感器基本概念传感器基本概念 1.11.232022-5-31v传感器处于研究对象或检测控制系统的最前端，是感知、获取与检测各种信息的窗口，它的作用是延伸、扩展、补充或代替人的听觉、视觉和触觉等器官的功能。它是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以生存和发展的物质与技术基础。 v当今社会是信息化的社会，传感技术、信息技术和计算机技术被称为现代信息产业的三大支柱。信息的有效获取是信息技术发展的关键，因此，传感技术随着现代科学校术发展而迅猛发展，它已经越来越广泛地应用于人类

2、的社会生产和科学研究中。42022-5-311.1 传感器基本概念传感器基本概念1. 1. 传感器概念传感器概念v传感器传感器是能感受规定的测量量并按一定规律转换成可是能感受规定的测量量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。也就是说，传感器是一种用输出信号的器件或装置。也就是说，传感器是一种按一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便按一定的精度把被测量转换为与之有确定关系的、便于应用的某种物理量的测量器件或装置，用于满足系于应用的某种物理量的测量器件或装置，用于满足系统信息传输、存储、显示、记录及控制等要求。统信息传输、存储、显示、记录及控制等要求。v“可用输出信号可用输出信号”是指

3、便于传输、转换及处理的信号，是指便于传输、转换及处理的信号，一般一般“可用输出信号可用输出信号”是指电信号，而是指电信号，而“规定的测量规定的测量量量”一般是指非电量信号一般是指非电量信号 。52022-5-311.1 传感器基本概念传感器基本概念v2. 2. 传感器组成传感器组成敏感元件转换元件、信号调理 转换电路非电信号电信号辅助电源62022-5-31 1.1 传感器基本概念传感器基本概念v3. 3. 传感器分类传感器分类1、按照被测参数分类，例如对温度、压力、位移、速度等参数的测量，相应的有温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器等； 2、按传感器的工作原理分类，如应变原理工作式

4、、电容原理工作式、压电原理工作式、磁电原理工作式、光电效应原理工作式等，相应的有应变式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。72022-5-311.1.2传感器的命名方法传感器的命名方法v中华人民共和国国家标准GB 766687规定了传感器的命名方法及图形符号，并将其作为统一传感器命名及图形符号的依据。v1.1.传感器代号传感器代号传感器的完整的代号包括主称、被测量、转换原理及序号四部分，在被测量、转换原理和序号三部分之间须有连字符连接。82022-5-31 1.1.2传感器的命名方法传感器的命名方法传感器代号各部分定义为：v第一部分主称（传感器），用汉语拼音字母“

5、C”标记。v第二部分被测量，用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。当这组代号与该部分的另一个代号重复时，则取汉语拼音的第二个大写字母作为代号，以此类推。对于有两个或两个以上被测量的多功能传感器，应做同样处理。当被测量为离子、粒子或气体时，可用其元素符号、粒子符号或分子式加圆括号（）表示。 92022-5-311.1.2传感器的命名方法传感器的命名方法v第三部分转换原理，用其一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。当这组代号与该部分的另一个代号重复时，则用汉语拼音的第二个大写字母作为代号，以此类推。v第四部分序号，用阿拉伯数字标记。序号可表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。如果传感器产品

6、的主要性能参数不改变，仅在局部有改动或变动，则其序号可在原序号后面加注大写汉语拼音字母A、B、C（ I、O两个字母不用）。序号及其内涵可由传感器生产厂家自行决定。102022-5-31例如：例如：代号为C WY-YB-10的传感器是序号是10的应变式位移传感器。代号为C Y-GQ-1的传感器是序号是1的光纤压力传感器。代号为C Y-XZ-50的传感器是序号是50的谐振式压力传感器。代号为C A-DR-2的传感器是序号是2的电容式加速度传感器。1.1.21.1.2传感器的命名方法传感器的命名方法112022-5-31传感器的图形符号是电气图用图形符号的一个组成部分。传感器的图形符号是电气图用图形

7、符号的一个组成部分。GB/T 14479GB/T 144799393传感器图用图形符号传感器图用图形符号规定，传感器规定，传感器的图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成，如图的图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成，如图1-31-3所示。其中，正方形表示转换元件，三角形表示敏所示。其中，正方形表示转换元件，三角形表示敏感元件。感元件。 2. 传感器的图形符号传感器的图形符号图1-3 传感器图形符号 122022-5-31国标GB/T 1447993给出了43种常用传感器的图形符号示例。图1-4中给出三种典型的传感器图形符号，图1-4（a）为电容式压力传感器，图1-4（b）为压电加速度传感器

8、，图1-4（c）为电位器压力传感器。 ppa(a)(b)(c)电容式压力传感器压电加速度传感器电位器压力传感器图1-4 典型的传感器图形符号 132022-5-31对传感器性能特性的研究，一般可从两个方面进行，即静态特性研究和动态特性研究。在某些应用场合下，传感器只需测量不变的或变化缓慢的被测量。这时，便可确定传感器的一套静态性能指标，这些指标的确定不必借助解微分方程。在另外一些情况下，传感器可能涉及快速变化的被测量，因而必须用微分方程研究传感器的输入输出之间的动态关系。传感器的动态性能指标反映了传感器的动态性能，即动特性。1.1.3 传感器基本特性142022-5-31n 传感器的静态特性传

9、感器的静态特性是指传感器在静态工作状态下的输入输是指传感器在静态工作状态下的输入输出特性。所谓静态工作状态是指传感器的输入量恒定或缓出特性。所谓静态工作状态是指传感器的输入量恒定或缓慢变化而输出量也达到相对稳定时的工作状态。这时，输慢变化而输出量也达到相对稳定时的工作状态。这时，输出量仅为输入量的确定函数。出量仅为输入量的确定函数。 1. 1. 传感器的静态特性传感器的静态特性 152022-5-312. 传感器的主要静态性能指标 （1 1）灵敏度（）灵敏度（sensitivitysensitivity）灵敏度表示传感器的响应的变化量y与相应的激励的变化量x之比。灵敏度k表示为：ykx 162

10、022-5-312. 传感器的主要静态性能指标v（2）精度（）精度（accuracy） 精度表示传感器测量结果与被测量的真值之间的一致程度，它反映了测量结构中系统误差与随机误差的综合，测量误差越小，传感器的精度越高。 传感器的精度用其量程范围内的最大基本误差与满量程输出之比的百分数表示，其基 本误差是传感器在规定的正常工作条件下所具有的测量误差，由系统误差和随机误差两部 分组成，如用S表示传感器的精度，则 （1-2） 式中，为测量范围内允许的最大基本误差； yFS为满量程输出。FSSy172022-5-31（3 3）线性度（）线性度（linearitylinearity）传感器的线性度传感器的

11、线性度是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，又称其为非线性误差。线性度是传感器的一项重要性能指标，对于非线性传感器，在使用时往往需要进行线性化处理。2. 传感器的主要静态性能指标182022-5-312. 传感器的主要静态性能指标v（4）分辨率和阈值（）分辨率和阈值（resolution and threshold） 传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。 对于某些传感器，如电位器式传感器，当输入量连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所对应的输入量的大小。对于数字式仪表，分辨力就是仪表指示值的最后一位数字所代表的值。当被测量的变化量小于分辨