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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
chuanganqidejingtaitexingshizhiduijingtaideshuruxinhao,chuanganqideshuchuliangyushuruliangzhijiansuojuyouxianghuguanxi。yinweizheshishuruliangheshuchuliangdouheshijianwuguan,suoyitamenzhijiandeguanxi,jichuanganqidejingtaitexingkeyongyigebuhanshijianbianliangdedaishufangcheng,huoyishuruliangzuohengzuobiao,bayuqiduiyingdeshuchuliangzuozongzuobiaoerhuachudetexingquxianlaimiaoshu。biaozhengchuanganqijingtaitexingdezhuyaocanshuyou:線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。
四、傳感器的動態特性
所(suo)謂(wei)動(dong)態(tai)特(te)性(xing),是(shi)指(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)輸(shu)入(ru)變(bian)化(hua)時(shi),它(ta)的(de)輸(shu)出(chu)的(de)特(te)性(xing)。在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)中(zhong),傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)動(dong)態(tai)特(te)性(xing)常(chang)用(yong)它(ta)對(dui)某(mou)些(xie)標(biao)準(zhun)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)響(xiang)應(ying)來(lai)表(biao)示(shi)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)標(biao)準(zhun)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)響(xiang)應(ying)容(rong)易(yi)用(yong)實(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)求(qiu)得(de),並(bing)且(qie)它(ta)對(dui)標(biao)準(zhun)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)響(xiang)應(ying)與(yu)它(ta)對(dui)任(ren)意(yi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)的(de)響(xiang)應(ying)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)關(guan)係(xi),往(wang)往(wang)知(zhi)道(dao)了(le)前(qian)者(zhe)就(jiu)能(neng)推(tui)定(ding)後(hou)者(zhe)。最(zui)常(chang)用(yong)的(de)標(biao)準(zhun)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)有(you)階(jie)躍(yue)信(xin)號(hao)和(he)正(zheng)弦(xian)信(xin)號(hao)兩(liang)種(zhong),所(suo)以(yi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)動(dong)態(tai)特(te)性(xing)也(ye)常(chang)用(yong)階(jie)躍(yue)響(xiang)應(ying)和(he)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)來(lai)表(biao)示(shi)。
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
分fen辨bian力li是shi指zhi傳chuan感gan器qi可ke能neng感gan受shou到dao的de被bei測ce量liang的de最zui小xiao變bian化hua的de能neng力li。也ye就jiu是shi說shuo,如ru果guo輸shu入ru量liang從cong某mou一yi非fei零ling值zhi緩huan慢man地di變bian化hua。當dang輸shu入ru變bian化hua值zhi未wei超chao過guo某mou一yi數shu值zhi時shi,傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu不bu會hui發fa生sheng變bian化hua,即ji傳chuan感gan器qi對dui此ci輸shu入ru量liang的de變bian化hua是shi分fen辨bian不bu出chu來lai的de。隻zhi有you當dang輸shu入ru量liang的de變bian化hua超chao過guo分fen辨bian力li時shi,其qi輸shu出chu才cai會hui發fa生sheng變bian化hua。
通(tong)常(chang)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)滿(man)量(liang)程(cheng)範(fan)圍(wei)內(nei)各(ge)點(dian)的(de)分(fen)辨(bian)力(li)並(bing)不(bu)相(xiang)同(tong),因(yin)此(ci)常(chang)用(yong)滿(man)量(liang)程(cheng)中(zhong)能(neng)使(shi)輸(shu)出(chu)量(liang)產(chan)生(sheng)階(jie)躍(yue)變(bian)化(hua)的(de)輸(shu)入(ru)量(liang)中(zhong)的(de)最(zui)大(da)變(bian)化(hua)值(zhi)作(zuo)為(wei)衡(heng)量(liang)分(fen)辨(bian)力(li)的(de)指(zhi)標(biao)。上(shang)述(shu)指(zhi)標(biao)若(ruo)用(yong)滿(man)量(liang)程(cheng)的(de)百(bai)分(fen)比(bi)表(biao)示(shi),則(ze)稱(cheng)為(wei)分(fen)辨(bian)率(lv)。
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
chuanganqizhongdedianzuyingbianpianjuyoujinshudeyingbianxiaoying,jizaiwailizuoyongxiachanshengjixiexingbian,congershidianzuzhisuizhifashengxiangyingdebianhua。dianzuyingbianpianzhuyaoyoujinshuhebandaotilianglei,jinshuyingbianpianyoujinshusishi、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
redianzuchuanganqizhuyaoshiliyongdianzuzhisuiwendubianhuaerbianhuazheyitexinglaiceliangwendujiyuwenduyouguandecanshu。zaiwendujiancejingduyaoqiubijiaogaodechanghe,zhezhongchuanganqibijiaoshiyong。muqianjiaoweiguangfanderedianzucailiaoweibo、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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