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一、傳感器的定義
國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是:“能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)一(yi)種(zhong)檢(jian)測(ce)裝(zhuang)置(zhi),能(neng)感(gan)受(shou)到(dao)被(bei)測(ce)量(liang)的(de)信(xin)息(xi),並(bing)能(neng)將(jiang)檢(jian)測(ce)感(gan)受(shou)到(dao)的(de)信(xin)息(xi),按(an)一(yi)定(ding)規(gui)律(lv)變(bian)換(huan)成(cheng)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)或(huo)其(qi)他(ta)所(suo)需(xu)形(xing)式(shi)的(de)信(xin)息(xi)輸(shu)出(chu),以(yi)滿(man)足(zu)信(xin)息(xi)的(de)傳(chuan)輸(shu)、處理、存儲、顯示、記錄和控製等要求。它是實現自動檢測和自動控製的首要環節。
二、傳感器的分類
目前對傳感器尚無一個統一的分類方法,但比較常用的有如下三種:
1、按傳感器的物理量分類,可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器
2、按傳感器工作原理分類,可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。
3、按傳感器輸出信號的性質分類,可分為:輸出為開關量(“1”和"0”或“開”和“關”)的開關型傳感器;輸出為模擬型傳感器;輸出為脈衝或代碼的數字型傳感器。
三、傳感器的靜態特性
傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)靜(jing)態(tai)特(te)性(xing)是(shi)指(zhi)對(dui)靜(jing)態(tai)的(de)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao),傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)量(liang)與(yu)輸(shu)入(ru)量(liang)之(zhi)間(jian)所(suo)具(ju)有(you)相(xiang)互(hu)關(guan)係(xi)。因(yin)為(wei)這(zhe)時(shi)輸(shu)入(ru)量(liang)和(he)輸(shu)出(chu)量(liang)都(dou)和(he)時(shi)間(jian)無(wu)關(guan),所(suo)以(yi)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi),即(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)靜(jing)態(tai)特(te)性(xing)可(ke)用(yong)一(yi)個(ge)不(bu)含(han)時(shi)間(jian)變(bian)量(liang)的(de)代(dai)數(shu)方(fang)程(cheng),或(huo)以(yi)輸(shu)入(ru)量(liang)作(zuo)橫(heng)坐(zuo)標(biao),把(ba)與(yu)其(qi)對(dui)應(ying)的(de)輸(shu)出(chu)量(liang)作(zuo)縱(zong)坐(zuo)標(biao)而(er)畫(hua)出(chu)的(de)特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)來(lai)描(miao)述(shu)。表(biao)征(zheng)傳(chuan)感(gan)器(qi)靜(jing)態(tai)特(te)性(xing)的(de)主(zhu)要(yao)參(can)數(shu)有(you):線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。
四、傳感器的動態特性
suoweidongtaitexing,shizhichuanganqizaishurubianhuashi,tadeshuchudetexing。zaishijigongzuozhong,chuanganqidedongtaitexingchangyongtaduimouxiebiaozhunshuruxinhaodexiangyinglaibiaoshi。zheshiyinweichuanganqiduibiaozhunshuruxinhaodexiangyingrongyiyongshiyanfangfaqiude,bingqietaduibiaozhunshuruxinhaodexiangyingyutaduirenyishuruxinhaodexiangyingzhijiancunzaiyidingdeguanxi,wangwangzhidaoleqianzhejiunengtuidinghouzhe。zuichangyongdebiaozhunshuruxinhaoyoujieyuexinhaohezhengxianxinhaoliangzhong,suoyichuanganqidedongtaitexingyechangyongjieyuexiangyinghepinlvxiangyinglaibiaoshi。
五、傳感器的線性度
通tong常chang情qing況kuang下xia,傳chuan感gan器qi的de實shi際ji靜jing態tai特te性xing輸shu出chu是shi條tiao曲qu線xian而er非fei直zhi線xian。在zai實shi際ji工gong作zuo中zhong,為wei使shi儀yi表biao具ju有you均jun勻yun刻ke度du的de讀du數shu,常chang用yong一yi條tiao擬ni合he直zhi線xian近jin似si地di代dai表biao實shi際ji的de特te性xing曲qu線xian、線性度(非線性誤差)就是這個近似程度的一個性能指標。
擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或將與特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線,此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
六、傳感器的靈敏度
靈敏度是指傳感器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關係,則靈敏度S是一個常數。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時,輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應表示為200mV/mm。
當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時,靈敏度可理解為放大倍數。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量範圍愈窄,穩定性也往往愈差。
七、傳感器的分辨力
fenbianlishizhichuanganqikenengganshoudaodebeiceliangdezuixiaobianhuadenengli。yejiushishuo,ruguoshuruliangcongmouyifeilingzhihuanmandibianhua。dangshurubianhuazhiweichaoguomouyishuzhishi,chuanganqideshuchubuhuifashengbianhua,jichuanganqiduicishuruliangdebianhuashifenbianbuchulaide。zhiyoudangshuruliangdebianhuachaoguofenbianlishi,qishuchucaihuifashengbianhua。
tongchangchuanganqizaimanliangchengfanweineigediandefenbianlibingbuxiangtong,yincichangyongmanliangchengzhongnengshishuchuliangchanshengjieyuebianhuadeshuruliangzhongdezuidabianhuazhizuoweihengliangfenbianlidezhibiao。shangshuzhibiaoruoyongmanliangchengdebaifenbibiaoshi,zechengweifenbianlv。
八、電阻式傳感器
電阻式傳感器是將被測量,如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。
九、電阻應變式傳感器
傳(chuan)感(gan)器(qi)中(zhong)的(de)電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)具(ju)有(you)金(jin)屬(shu)的(de)應(ying)變(bian)效(xiao)應(ying),即(ji)在(zai)外(wai)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)產(chan)生(sheng)機(ji)械(xie)形(xing)變(bian),從(cong)而(er)使(shi)電(dian)阻(zu)值(zhi)隨(sui)之(zhi)發(fa)生(sheng)相(xiang)應(ying)的(de)變(bian)化(hua)。電(dian)阻(zu)應(ying)變(bian)片(pian)主(zhu)要(yao)有(you)金(jin)屬(shu)和(he)半(ban)導(dao)體(ti)兩(liang)類(lei),金(jin)屬(shu)應(ying)變(bian)片(pian)有(you)金(jin)屬(shu)絲(si)式(shi)、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高(通常是絲式、箔式的幾十倍)、橫向效應小等優點。
十、壓阻式傳感器
壓ya阻zu式shi傳chuan感gan器qi是shi根gen據ju半ban導dao體ti材cai料liao的de壓ya阻zu效xiao應ying在zai半ban導dao體ti材cai料liao的de基ji片pian上shang經jing擴kuo散san電dian阻zu而er製zhi成cheng的de器qi件jian。其qi基ji片pian可ke直zhi接jie作zuo為wei測ce量liang傳chuan感gan元yuan件jian,擴kuo散san電dian阻zu在zai基ji片pian內nei接jie成cheng電dian橋qiao形xing式shi。當dang基ji片pian受shou到dao外wai力li作zuo用yong而er產chan生sheng形xing變bian時shi,各ge電dian阻zu值zhi將jiang發fa生sheng變bian化hua,電dian橋qiao就jiu會hui產chan生sheng相xiang應ying的de不bu平ping衡heng輸shu出chu。
用作壓阻式傳感器的基片(或稱膜片)材料主要為矽片和鍺片,矽片為敏感 材料而製成的矽壓阻傳感器越來越受到人們的重視,尤其是以測量壓力和速度的固態壓阻式傳感器應用最為普遍。
十一、熱電阻傳感器
熱re電dian阻zu傳chuan感gan器qi主zhu要yao是shi利li用yong電dian阻zu值zhi隨sui溫wen度du變bian化hua而er變bian化hua這zhe一yi特te性xing來lai測ce量liang溫wen度du及ji與yu溫wen度du有you關guan的de參can數shu。在zai溫wen度du檢jian測ce精jing度du要yao求qiu比bi較jiao高gao的de場chang合he,這zhe種zhong傳chuan感gan器qi比bi較jiao適shi用yong。目mu前qian較jiao為wei廣guang泛fan的de熱re電dian阻zu材cai料liao為wei鉑bo、銅、鎳等,它們具有電阻溫度係數大、線性好、性能穩定、使用溫度範圍寬、加工容易等特點。用於測量-200℃~+500℃範圍內的溫度。
十二、傳感器的遲滯特性
遲滯特性表征傳感器在正向(輸入量增大)和反向(輸入量減小)行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度,通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F・S的百分比表示。
遲滯可由傳感器內部元件存在能量的吸收造成。
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