传感器的界说和特性

2017-05-20 21:14分类：电子元器件阅读：

传感器的界说和特性
一、传感器的界说
国家规范GB7665-87对传感器下的界说是：“能感触规矩的被丈量并依照必定的规矩改换成可用信号的器材或设备，一般由活络元件和改换元件构成”。传感器是一种查看设备，能感遭到被丈量的信息，并能将查看感遭到的信息，按必定规矩改换变成电信号或别的所需办法的信息输出，以满意信息的传输、处理、存储、闪现、记载和操控等恳求。它是结束主动查看和主动操控的首要环节。
　　
二、传感器的分类
　　　　
现在对传感器尚无一个一同的分类办法，但比照旧用的有如下三种：
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、按传感器作业原理分类，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；输出为仿照型传感器；输出为脉冲或代码的数字型传感器。
对于传感器的分类：
1.按被测物理量分：如：力，压力，位移，温度，视点传感器等；
2.依照传感器的作业原理分：如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、光电式传感器等；
3.依照传感器改换能量的办法分：
（1）能量改换型：如：压电式、热电偶、光电式传感器等；
（2）能量操控型：如：电阻式、电感式、霍尔式等传感器以及热敏电阻、光敏电阻、湿敏电阻等；
4.依照传感器作业机理分：
（1）构外型：如：电感式、电容式传感器等；
（2）物性型：如：压电式、光电式、各种半导体式传感器等；
5.依照传感器输出信号的办法分：
（1）仿照式：传感器输出为仿照电压量；
（2）数字式：传感器输出为数字量，如：编码器式传感器。
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彼此联络。由于这时输入量和输出量都和时刻无关，所以它们之间的联络，即传感器的静态特性可用一个不含时刻变量的代数方程，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写。表征传感器静态特性的首要参数有：线性度、活络度、分辩力和迟滞等。
　　
四、传感器的动态特性
　　　　
所谓动态特性，是指传感器在输入改动时，它的输出的特性。在实习作业中，传感器的动态特性常用它对某些规范输入信号的呼应来标明。这是由于传感器对规范输入信号的呼应简略用试验办法求得，而且它对规范输入信号的呼应与它对恣意输入信号的呼应之间存在必定的联络，一般知道了前者就能推定后者。最常用的规范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呼应和频率呼应来标明。
　　
五、传感器的线性度
　　　　
一般状况下，传感器的实习静态特性输出是条曲线而非直线。在实习作业中，为使外表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实习的特性曲线、线性度（非线性过错）即是这个近似程度的一个功用方针。
拟合直线的挑选有多种办法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点过错的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。
　　
六、传感器的活络度
　　　　
活络度是指传感器在稳态作业状况下输出量改动△y对输入量改动△x的比值。
　　
它是输出一输入特性曲线的斜率。假定传感器的输出和输入之间显线性联络，则活络度S是一个常数。不然，它将随输入量的改动而改动。
活络度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移改动1mm时，输出电压改动为200mV，则其活络度应标明为200mV/mm。
当传感器的输出、输入量的量纲相一同，活络度可了解为拓宽倍数。
行进活络度，可得到较高的丈量精度。但活络度愈高，丈量计划愈窄，安稳性也一般愈差。
　　
七、传感器的分辩力
分辩力是指传感器或许感遭到的被丈量的最小改动的才调。也即是说，假定输入量从某一非零值缓慢地改动。当输入改动值未逾越某一数值时，传感器的输出不会发作改动，即传感器对此输入量的改动是分辩不出来的。只需当输入量的改动逾越分辩力时，其输出才会发作改动。
一般传感器在满量程计划内各点的分辩力并纷歧样，因而常用满量程中能使输出量发作阶跃改动的输入量中的最大改动值作为衡量分辩力的方针。上述方针若用满量程的百分比标明，则称为分辩率。
　　
八、电阻式传感器
　　
电阻式传感器是将被丈量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量改换式成电阻值这么的一种器材。首要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器材。
　　
九、电阻应变式传感器
　　
传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力效果下发作机械形变，然后使电阻值随之发作相应的改动。电阻应变片首要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有活络度高（一般是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等利益。
　　
十、压阻式传感器
　　
压阻式传感器是依据半导体资料的压阻效应在半导体资料的基片上经松懈电阻而制成的器材。其基片可直接作为丈量传感元件，松懈电阻在基片内接成电桥办法。当基片遭到外力效果而发作形变时，各电阻值将发作改动，电桥就会发作相应的不平衡输出。
　　
用作压阻式传感器的基片（或称膜片）资料首要为硅片和锗片，硅片为活络资料而制成的硅压阻传感器越来越遭到咱们的注重，分外是以丈量压力和速度的固态压阻式传感器运用最为遍及。
　　
十一、热电阻传感器
　　
热电阻传感器首要是运用电阻值随温度改动而改动这一特性来丈量温度及与温度有关的参数。在温度查看精度恳求比照高的场合，这种传感器比照适用。现在较为广泛的热电阻资料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、功用安稳、运用温度计划宽、加工简略等特征。用于丈量-200℃～+500℃计划内的温度。
十二、传感器的迟滞特性
　　　　
迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线纷歧同的程度，一般用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F•S的百分比标明。
迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收构成。