[硬件]—传感器基本特性

传感器基本特性

1.概述

• 传感器的定义与组成：

  • 定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
  • 共性：利用物理定律或物质的物理、化学、生物等特性，将非电量转换为电量。
  • 功能：检测和转换。
  • 组成：

  

  敏感元件：传感器中能直接感受被测信息的元件。

  转换元件：将敏感元件的感受信息转换成电信号的部分。

• 传感器的分类：

  • 输入量：位移、速度、温度、压力等；
  • 输出量：模拟和数字；
  • 工作原理：应变式、电容式、电感式等；
  • 基本效应：物理型、化学型、生物型；
  • 构成：物性型与结构型；
  • 能量变换关系：有源、无源；

• 传感器性能的改善：

  • 差动技术；
  • 平均技术；
  • 补偿与修正技术；
  • 屏蔽、隔离与干扰抑制；
  • 稳定性处理；

• 传感器的集成化：

  • 具有同样功能的传感器集成化，即将同一类型的单个传感器元件用集成工艺在同一平面上排列起来，形成一维的线性传感器，从而使一个点的测量转变成对一个面或一个空间的测量；
  • 不同功能的传感器集成化，即将具有不同功能的传感器与放大、运算以及温度补偿等环节一体化，组装成一个器件，从而使一个传感器可以同时测量不同种类的多个参数；

2.传感器基本特性

2.1 静态特性

① 线性度

• 定义：传感器的输入、输出间成线性关系的程度；
• 非线性的线性处理方法：

• 非线性误差：

$${\gamma }_L=\pm \frac{\Delta L_{max}}{Y_{FS}}$$

$$\begin{gathered} {\gamma }_L——非线性误差（线性度） \\ \Delta L_{max}——输出平均值与你和直线间最大偏差绝对值 \\ {Y}_{FS}——满量程输出 \end{gathered}$$

② 灵敏度

传感器在稳态信号作用下输出量变化对输入量变化的比值；

③ 分辨率

分辨率是指传感器能够感知或检测到的最小输入信号增量。分辨率可以用增量的绝对值或增量与满量程的百分比来表示。

④ 迟滞/回程误差

• 定义：在相同测量条件下，对应于同一大小的输入信号，传感器正、反行程的输出信号大小不相等的现象。

• 产生原因：传感器机械部分存在摩擦、间隙、松动、积尘等；
• 回程误差;

$${\gamma }_H=\pm Y_{FS}$$