傳感器的(de)基本知識 　

　　一、傳感器的(de)定義 　　

　　國家标準GB7665-87對(duì)傳感器下(xià)的(de)定義是：“能感受規定的(de)被測量并按照(zhào)一定的(de)規律轉換成可(kě)用(yòng)信号的(de)器件或裝置，通(tōng)常由敏感元件和(hé)轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的(de)信息，并能将檢測感受到的(de)信息，按一定規律變換成爲電信号或其他(tā)所需形式的(de)信息輸出，以滿足信息的(de)傳輸、處理(lǐ)、存儲、顯示、記錄和(hé)控制等要求。它是實現自動檢測和(hé)自動控制的(de)首要環節。　

　　二、傳感器的(de)分(fēn)類 　　　

　　目前對(duì)傳感器尚無一個(gè)統一的(de)分(fēn)類方法，但比較常用(yòng)的(de)有如下(xià)三種：
　　１、按傳感器工作原理(lǐ)分(fēn)類，可(kě)分(fēn)爲電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光(guāng)電、光(guāng)栅、熱(rè)電偶等傳感器。
　　２、按傳感器輸出信号的(de)性質分(fēn)類，可(kě)分(fēn)爲：輸出爲開關量（“１”和(hé)"０”或“開”和(hé)“關”）的(de)開關型傳感器；輸出爲模拟型傳感器；輸出爲脈沖或代碼的(de)數字型傳感器。
　　３、按傳感器的(de)物(wù)理(lǐ)量分(fēn)類，可(kě)分(fēn)爲位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。　

　　三、傳感器的(de)動态特性 　　　

　　所謂動态特性，是指傳感器在輸入變化(huà)時(shí)，它的(de)輸出的(de)特性。在實際工作中，傳感器的(de)動态特性常用(yòng)它對(duì)某些标準輸入信号的(de)響應來(lái)表示。這(zhè)是因爲傳感器對(duì)标準輸入信号的(de)響應容易用(yòng)實驗方法求得(de)，并且它對(duì)标準輸入信号的(de)響應與它對(duì)任意輸入信号的(de)響應之間存在一定的(de)關系，往往知道了(le)前者就能推定後者。最常用(yòng)的(de)标準輸入信号有階躍信号和(hé)正弦信号兩種，所以傳感器的(de)動态特性也(yě)常用(yòng)階躍響應和(hé)頻(pín)率響應來(lái)表示。　　

    四、　傳感器的(de)靜态特性 　　　　

　　傳感器的(de)靜态特性是指對(duì)靜态的(de)輸入信号，傳感器的(de)輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因爲這(zhè)時(shí)輸入量和(hé)輸出量都和(hé)時(shí)間無關，所以它們之間的(de)關系，即傳感器的(de)靜态特性可(kě)用(yòng)一個(gè)不含時(shí)間變量的(de)代數方程，或以輸入量作橫坐(zuò)标，把與其對(duì)應的(de)輸出量作縱坐(zuò)标而畫(huà)出的(de)特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜态特性的(de)主要參數有：線性度、靈敏度、分(fēn)辨力和(hé)遲滞等。　　 
    五、傳感器的(de)線性度 　　　　

　　通(tōng)常情況下(xià)，傳感器的(de)實際靜态特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，爲使儀表具有均勻刻度的(de)讀數，常用(yòng)一條拟合直線近似地代表實際的(de)特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這(zhè)個(gè)近似程度的(de)一個(gè)性能指标。
　　拟合直線的(de)選取有多(duō)種方法。如将零輸入和(hé)滿量程輸出點相連的(de)理(lǐ)論直線作爲拟合直線；或将與特性曲線上各點偏差的(de)平方和(hé)爲最小的(de)理(lǐ)論直線作爲拟合直線，此拟合直線稱爲最小二乘法拟合直線。　　

　　六、傳感器的(de)遲滞特性 　　　　

　　遲滞特性表征傳感器在正向（輸入量增大(dà)）和(hé)反向（輸入量減小）行程間輸出-一輸入特性曲線不一緻的(de)程度，通(tōng)常用(yòng)這(zhè)兩條曲線之間的(de)最大(dà)差值△MAX與滿量程輸出F·S的(de)百分(fēn)比表示。 

遲滞可(kě)由傳感器内部元件存在能量的(de)吸收造成。

七、傳感器的(de)分(fēn)辨力 　　　　

　　分(fēn)辨力是指傳感器可(kě)能感受到的(de)被測量的(de)最小變化(huà)的(de)能力。也(yě)就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢(màn)地變化(huà)。當輸入變化(huà)值未超過某一數值時(shí)，傳感器的(de)輸出不會發生變化(huà)，即傳感器對(duì)此輸入量的(de)變化(huà)是分(fēn)辨不出來(lái)的(de)。隻有當輸入量的(de)變化(huà)超過分(fēn)辨力時(shí)，其輸出才會發生變化(huà)。

　　通(tōng)常傳感器在滿量程範圍内各點的(de)分(fēn)辨力并不相同，因此常用(yòng)滿量程中能使輸出量産生階躍變化(huà)的(de)輸入量中的(de)最大(dà)變化(huà)值作爲衡量分(fēn)辨力的(de)指标。上述指标若用(yòng)滿量程的(de)百分(fēn)比表示，則稱爲分(fēn)辨率。　　

　　八、傳感器的(de)靈敏度 　　　

　　靈敏度是指傳感器在穩态工作情況下(xià)輸出量變化(huà)△y對(duì)輸入量變化(huà)△x的(de)比值。　　

　　它是輸出一輸入特性曲線的(de)斜率。如果傳感器的(de)輸出和(hé)輸入之間顯線性關系，則靈敏度S是一個(gè)常數。否則，它将随輸入量的(de)變化(huà)而變化(huà)。

　　靈敏度的(de)量綱是輸出、輸入量的(de)量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化(huà)1mm時(shí)，輸出電壓變化(huà)爲200mV，則其靈敏度應表示爲200mV/mm。

　　當傳感器的(de)輸出、輸入量的(de)量綱相同時(shí)，靈敏度可(kě)理(lǐ)解爲放大(dà)倍數。

　　提高(gāo)靈敏度，可(kě)得(de)到較高(gāo)的(de)測量精度。但靈敏度愈高(gāo)，測量範圍愈窄，穩定性也(yě)往往愈差。 　　

　　九、電阻式傳感器 　　

　　電阻式傳感器是将被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這(zhè)些物(wù)理(lǐ)量轉換式成電阻值這(zhè)樣的(de)一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱(rè)電阻、熱(rè)敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。　　

　　十、電阻應變式傳感器 　

　　傳感器中的(de)電阻應變片具有金屬的(de)應變效應，即在外力作用(yòng)下(xià)産生機械形變，從而使電阻值随之發生相應的(de)變化(huà)。電阻應變片主要有金屬和(hé)半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分(fēn)。半導體應變片具有靈敏度高(gāo)（通(tōng)常是絲式、箔式的(de)幾十倍）、橫向效應小等優點。　　

　　十一、　熱(rè)電阻傳感器 　

　　熱(rè)電阻傳感器主要是利用(yòng)電阻值随溫度變化(huà)而變化(huà)這(zhè)一特性來(lái)測量溫度及與溫度有關的(de)參數。在溫度檢測精度要求比較高(gāo)的(de)場(chǎng)合，這(zhè)種傳感器比較适用(yòng)。目前較爲廣泛的(de)熱(rè)電阻材料爲鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數大(dà)、線性好、性能穩定、使用(yòng)溫度範圍寬、加工容易等特點。用(yòng)于測量-200℃～+500℃範圍内的(de)溫度。 　
　十二、壓阻式傳感器 　

　　壓阻式傳感器是根據半導體材料的(de)壓阻效應在半導體材料的(de)基片上經擴散電阻而制成的(de)器件。其基片可(kě)直接作爲測量傳感元件，擴散電阻在基片内接成電橋形式。當基片受到外力作用(yòng)而産生形變時(shí)，各電阻值将發生變化(huà)，電橋就會産生相應的(de)不平衡輸出。　　

　　用(yòng)作壓阻式傳感器的(de)基片（或稱膜片）材料主要爲矽片和(hé)鍺片，矽片爲敏感 材