半導體傳感器2014-1

1、半導體傳感器半導體傳感器 講授人：劉曉寧講授人：劉曉寧 辦公室：辦公室：H621 email：wh_緒緒 論論n一、課程意義一、課程意義 專業(yè)培養(yǎng)的要求專業(yè)培養(yǎng)的要求 傳感技術(shù)的重要性傳感技術(shù)的重要性 現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一；現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一； 傳感器在人類生活中的傳感器在人類生活中的廣泛應用廣泛應用； 國內(nèi)傳感器現(xiàn)狀及國內(nèi)傳感器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 信息技術(shù)是管理和處理信息所用的各種技術(shù)的信息技術(shù)是管理和處理信息所用的各種技術(shù)的總稱，現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)有三個主要方面：總稱，現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)有三個主要方面： 信息采集信息采集 傳感器技術(shù)傳感器技術(shù) 信息傳輸信息傳輸 通信技術(shù)通

2、信技術(shù) 信息處理信息處理 計算機技術(shù)（包括軟件和硬件）計算機技術(shù)（包括軟件和硬件） 目前提到的傳感器，大多是指能輸出電信號的目前提到的傳感器，大多是指能輸出電信號的裝置。它在信息系統(tǒng)中處于常處于前端，它的性能裝置。它在信息系統(tǒng)中處于常處于前端，它的性能如何將直接影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)與質(zhì)量。因此如何將直接影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)與質(zhì)量。因此人們對傳感器在信息社會中的重要性具有相當高的人們對傳感器在信息社會中的重要性具有相當高的評價。評價。n傳感器的重傳感器的重要性體現(xiàn)在要性體現(xiàn)在它分布于人它分布于人類的眾多生類的眾多生活領(lǐng)域，并活領(lǐng)域，并與各個學科與各個學科的發(fā)展緊密的發(fā)展緊密聯(lián)系。聯(lián)系。應用領(lǐng)

3、域應用領(lǐng)域所占比例所占比例%應用領(lǐng)域應用領(lǐng)域所占比例所占比例%信息處理與通信息處理與通訊訊8環(huán)保氣象安全環(huán)保氣象安全10科學儀器儀表科學儀器儀表11.7資源與海洋開資源與海洋開發(fā)發(fā)1.4電力與能源電力與能源5.3醫(yī)療衛(wèi)生醫(yī)療衛(wèi)生11機械制造設備機械制造設備18.1農(nóng)業(yè)漁業(yè)農(nóng)業(yè)漁業(yè)0.7家用電器家用電器13.9土木建筑與工土木建筑與工程程0.7汽車汽車7.3商業(yè)金融商業(yè)金融0.2運輸運輸1.6其他其他7.3空間開發(fā)空間開發(fā)2.7表表1.1 傳感器的市場結(jié)構(gòu)傳感器的市場結(jié)構(gòu)傳感器的應用實例傳感器的應用實例火災報警器火災報警器火災報警器外形示意圖火災報警器外形示意圖火災報警器結(jié)構(gòu)和原理示意圖火災報警

4、器結(jié)構(gòu)和原理示意圖傳感器的應用實例傳感器的應用實例利用光脈沖測量車速和行程利用光脈沖測量車速和行程測量原理示意圖測量原理示意圖光源光源光電接收裝置光電接收裝置電阻式遠傳壓力表感應式流量表稱重傳感器CCD傳感器質(zhì)子旋進式磁敏傳感器壓阻式液位傳感器光敏傳感器溫度傳感器風力參數(shù)傳感器地震檢波器反射式光敏傳感器磁、氣、力敏傳感器超聲傳感器 1.成就：成就： 我國早在我國早在20世紀世紀60年代就開始涉足傳感器制年代就開始涉足傳感器制造業(yè)，造業(yè)，1972年組建成中國第一批壓阻傳感器研制年組建成中國第一批壓阻傳感器研制生產(chǎn)單位。從改革開放以來，我國傳感器技術(shù)及其生產(chǎn)單位。從改革開放以來，我國傳感器技術(shù)及其

5、產(chǎn)業(yè)取得了長足進步，主要表現(xiàn)在：建立了傳感技產(chǎn)業(yè)取得了長足進步，主要表現(xiàn)在：建立了傳感技術(shù)國家重點實驗室、微米術(shù)國家重點實驗室、微米/納米國家重點實驗室、納米國家重點實驗室、國家傳感技術(shù)工程中心等研究開發(fā)基地；國家傳感技術(shù)工程中心等研究開發(fā)基地；MEMS、MOEMS等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點；等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點；經(jīng)過多年的產(chǎn)業(yè)化建設，全國已有經(jīng)過多年的產(chǎn)業(yè)化建設，全國已有2000多家企事多家企事業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應用。目前中國業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應用。目前中國市場進入市場進入“百家爭鳴百家爭鳴”時期，傳感器行業(yè)將迎接新時期，傳感器行業(yè)將迎接新的

6、機遇和挑戰(zhàn)。的機遇和挑戰(zhàn)。我國傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀我國傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀2.不足不足 活躍在國際傳感器市場上的仍然是美國、日活躍在國際傳感器市場上的仍然是美國、日本、德國等老牌工業(yè)國家的企業(yè)，而我國傳感器本、德國等老牌工業(yè)國家的企業(yè)，而我國傳感器行業(yè)總體技術(shù)水平落后于世界水平行業(yè)總體技術(shù)水平落后于世界水平510年，某年，某些核心制造工業(yè)技術(shù)嚴重滯后于國外，使我國傳些核心制造工業(yè)技術(shù)嚴重滯后于國外，使我國傳感器企業(yè)在國內(nèi)與國際市場上缺少競爭力。感器企業(yè)在國內(nèi)與國際市場上缺少競爭力。 由于批產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性、可靠性問題沒有得由于批產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性、可靠性問題沒有得到根本解決，有些高性能產(chǎn)品，不是靠工藝保證，

7、到根本解決，有些高性能產(chǎn)品，不是靠工藝保證，而是靠篩選分檔，主要性能指標和國外差而是靠篩選分檔，主要性能指標和國外差1-2個數(shù)個數(shù)量級，壽命差量級，壽命差2-3級。級。 對傳統(tǒng)傳感器的革新改進不足，微小型化步對傳統(tǒng)傳感器的革新改進不足，微小型化步子慢，集成化、智能化和納米技術(shù)與國外差距大，子慢，集成化、智能化和納米技術(shù)與國外差距大，科技創(chuàng)新差，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少?？萍紕?chuàng)新差，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少。 從總體發(fā)展看，傳統(tǒng)硅技術(shù)將一直延續(xù)到從總體發(fā)展看，傳統(tǒng)硅技術(shù)將一直延續(xù)到2047年才趨達到芯片特征尺寸的極限和衰退。而當前微年才趨達到芯片特征尺寸的極限和衰退。而當前微電子技術(shù)仍將依循電子

8、技術(shù)仍將依循“等縮比原理等縮比原理”和和“摩爾定律摩爾定律”兩條基本規(guī)律，在盡力逼近傳統(tǒng)硅技術(shù)極限中，不兩條基本規(guī)律，在盡力逼近傳統(tǒng)硅技術(shù)極限中，不斷擴展硅的跨學科橫向應用（如斷擴展硅的跨學科橫向應用（如MEMS等）和突破等）和突破“非穩(wěn)態(tài)物理器件非穩(wěn)態(tài)物理器件”（量子、分子器件），這也是（量子、分子器件），這也是當前乃至未來當前乃至未來20年傳感器技術(shù)的主要發(fā)展方向。年傳感器技術(shù)的主要發(fā)展方向。 結(jié)合我國的實際情況，國內(nèi)傳感器的發(fā)展趨勢結(jié)合我國的實際情況，國內(nèi)傳感器的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方向：將集中在以下幾個方向：我國傳感器的發(fā)展趨勢我國傳感器的發(fā)展趨勢（1）傳感器的微型化、集成化和多功

9、能化）傳感器的微型化、集成化和多功能化 將傳感器、信號處理器、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)將傳感器、信號處理器、控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等產(chǎn)品一體化，作為投入市場的初始產(chǎn)品，才能獲等產(chǎn)品一體化，作為投入市場的初始產(chǎn)品，才能獲取行業(yè)的重視，滿足市場需求。利用集成電路工藝取行業(yè)的重視，滿足市場需求。利用集成電路工藝及及MEMS工藝，可以實現(xiàn)微小尺寸傳感器的生產(chǎn)，工藝，可以實現(xiàn)微小尺寸傳感器的生產(chǎn)，在兼容的生產(chǎn)工藝條件下，傳感器的集成化和多功在兼容的生產(chǎn)工藝條件下，傳感器的集成化和多功能化不在是夢想。能化不在是夢想。 已經(jīng)獲得廣泛應用的多功能硅壓力已經(jīng)獲得廣泛應用的多功能硅壓力/差壓傳感器差壓傳感器是小型集成化的典

10、型。它是在是小型集成化的典型。它是在4mm4mm的硅片的硅片上，采用微電子平面工藝和微機械加工工藝，采用上，采用微電子平面工藝和微機械加工工藝，采用三坯雙島的復合敏感結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了差壓、靜壓和溫三坯雙島的復合敏感結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了差壓、靜壓和溫度三參數(shù)的同時測量。度三參數(shù)的同時測量。 （2）新材料的研發(fā)）新材料的研發(fā) 隨著材料行業(yè)對傳感器敏感材料進一步的開發(fā)，隨著材料行業(yè)對傳感器敏感材料進一步的開發(fā)，傳感器新敏感材料不斷推出，高新材料已廣泛用于傳感器新敏感材料不斷推出，高新材料已廣泛用于新型傳感器制造研發(fā)中，如光纖傳感器，光纖傳感新型傳感器制造研發(fā)中，如光纖傳感器，光纖傳感器可分為傳感型和傳光型兩大類

11、。利用外界因素改器可分為傳感型和傳光型兩大類。利用外界因素改變光纖中光波的特征參數(shù)，從而對外界因素進行計變光纖中光波的特征參數(shù)，從而對外界因素進行計量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鳎Q為傳感型光纖傳感器。量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅?，稱為傳感型光纖傳感器。傳光型光纖傳感器是指利用其他敏感原件測得的特傳光型光纖傳感器是指利用其他敏感原件測得的特征量，由光纖進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅?。與傳統(tǒng)傳傳征量，由光纖進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅?。與傳統(tǒng)傳傳感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾、靈敏度高、感器相比，光纖傳感器具有抗電磁干擾、靈敏度高、耐腐蝕、體積小、測量對象廣泛和使用壽命長等特耐腐蝕、體積小、測量對象廣泛和使用壽命長等特性，因此

12、已成為最優(yōu)潛力的傳感器之一。性，因此已成為最優(yōu)潛力的傳感器之一。（3 3）傳感器的智能化）傳感器的智能化 傳感器的數(shù)字化和智能化的出現(xiàn)是傳感器產(chǎn)業(yè)傳感器的數(shù)字化和智能化的出現(xiàn)是傳感器產(chǎn)業(yè)又一次突破，也成為當今傳感器行業(yè)發(fā)展的重要發(fā)又一次突破，也成為當今傳感器行業(yè)發(fā)展的重要發(fā)展方向之一。智能傳感器將微處理、通信總線接口、展方向之一。智能傳感器將微處理、通信總線接口、信息檢測、信息處理和信息傳輸?shù)裙δ芤惑w化，并信息檢測、信息處理和信息傳輸?shù)裙δ芤惑w化，并自行進行補償、校正、故障排除，將只能進行單一自行進行補償、校正、故障排除，將只能進行單一檢測、單一功能的傳統(tǒng)傳感器與智能化技術(shù)相結(jié)合，檢測、單一功

13、能的傳統(tǒng)傳感器與智能化技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)傳感器的多種測量、多種變量的特性。另外數(shù)實現(xiàn)傳感器的多種測量、多種變量的特性。另外數(shù)字傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，利用純數(shù)字電路進行測量，字傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，利用純數(shù)字電路進行測量，抗干擾性強。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，傳感器的數(shù)抗干擾性強。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，傳感器的數(shù)字化和智能化得到了最大意義的體現(xiàn)，具有更大的字化和智能化得到了最大意義的體現(xiàn)，具有更大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。發(fā)展?jié)摿涂臻g。（4 4）網(wǎng)絡化智能傳感器）網(wǎng)絡化智能傳感器 傳感器網(wǎng)絡是由大量部署在作用區(qū)域內(nèi)的、具傳感器網(wǎng)絡是由大量部署在作用區(qū)域內(nèi)的、具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過自組有無線通

14、信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成的能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務的分布織方式構(gòu)成的能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務的分布式智能化網(wǎng)絡系統(tǒng)。傳感網(wǎng)絡的節(jié)點間距離很短，式智能化網(wǎng)絡系統(tǒng)。傳感網(wǎng)絡的節(jié)點間距離很短，一般采用多跳（一般采用多跳（multi-hop）的無線通信方式進行）的無線通信方式進行通信。傳感器網(wǎng)絡可以在獨立的環(huán)境下運行，也可通信。傳感器網(wǎng)絡可以在獨立的環(huán)境下運行，也可以通過網(wǎng)關(guān)連接到以通過網(wǎng)關(guān)連接到Internet，使用戶可以遠程訪問。，使用戶可以遠程訪問。傳感器網(wǎng)絡能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作傳感器網(wǎng)絡能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)

15、測對象的信地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡以多跳方式將所感知信息傳送自組織無線通信網(wǎng)絡以多跳方式將所感知信息傳送到用戶終端，從而真正實現(xiàn)到用戶終端，從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算無處不在的計算”理理念。念。n課程的研究對象和主要內(nèi)容課程的研究對象和主要內(nèi)容n學習重點及學習方法學習重點及學習方法二、課程內(nèi)容及學習重點：二、課程內(nèi)容及學習重點：課程的研究對象及主要內(nèi)容課程的研究對象及主要內(nèi)容n研究對象：主要研究利用半導體材料或器件的某些研究對象：主要研究利用半導體材料或器件的某些物理

16、性質(zhì)或效應制成的對某種物理量敏感的器件。物理性質(zhì)或效應制成的對某種物理量敏感的器件。n主要內(nèi)容：三大部分主要內(nèi)容：三大部分 第一章：傳感器的基本概念：如定義，組成，分類等；第一章：傳感器的基本概念：如定義，組成，分類等； 第二章第六章：半導體光傳感器、溫度傳感器、磁第二章第六章：半導體光傳感器、溫度傳感器、磁 傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器；傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器； 第七章第十章：介紹離子傳感器、生物傳感器、第七章第十章：介紹離子傳感器、生物傳感器、 智能傳感器和智能傳感器和MEMS傳感器的基本情傳感器的基本情 況。況。學習重點及方法：學習重點及方法：n一、掌握基本概念；一、掌握基本概

17、念；n二、掌握各類典型半導體傳感器元件的工作原理、二、掌握各類典型半導體傳感器元件的工作原理、結(jié)構(gòu)及特性；結(jié)構(gòu)及特性；n三、掌握典型傳感器的工作電路及分析方法三、掌握典型傳感器的工作電路及分析方法三、參考書籍三、參考書籍n1.半導體傳感器原理及其應用半導體傳感器原理及其應用 牛德芳主編牛德芳主編 大連理工大學出版社。大連理工大學出版社。n2.傳感器原理與檢測技術(shù)傳感器原理與檢測技術(shù) 童敏明童敏明 唐守鋒唐守鋒 董海波董海波 編著編著 機械工業(yè)出版社。機械工業(yè)出版社。第一章第一章 傳感器的基本概念傳感器的基本概念n1.1 傳感器的定義、組成和分類傳感器的定義、組成和分類n1.2 傳感器的特性傳感

18、器的特性參數(shù)參數(shù)1.1 傳感器的定義、組成和分類傳感器的定義、組成和分類一、傳感器的定義一、傳感器的定義 根據(jù)國家標準根據(jù)國家標準(GB7665-87)傳感器通用術(shù)傳感器通用術(shù)語語，傳感器，傳感器(Transducer/Sensor)的定義是：的定義是：能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置出信號的器件或裝置。 有些國家和有些學科領(lǐng)域，將傳感器稱為換有些國家和有些學科領(lǐng)域，將傳感器稱為換能器、變換器、探測器或檢測器等。能器、變換器、探測器或檢測器等。 理解傳感器的定義，請注意以下三個方面：理解傳感器的定義，請注意以下三個方面： 輸

19、入量即是被測量，可能是物理量也可能是輸入量即是被測量，可能是物理量也可能是化學量、生物量等；化學量、生物量等； 由于電信號易于保存、放大、計算和傳輸，由于電信號易于保存、放大、計算和傳輸，且是計算機唯一能夠直接處理的信號，所以傳感器且是計算機唯一能夠直接處理的信號，所以傳感器的輸出一般是電信號；的輸出一般是電信號； 輸出輸入有對應關(guān)系，即其工作原理，應有輸出輸入有對應關(guān)系，即其工作原理，應有一定的精確程度。一定的精確程度。二、傳感器的組成二、傳感器的組成壓力傳感器示例壓力傳感器示例 通常傳感器主體部分由通常傳感器主體部分由敏感元件敏感元件和和轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件兩兩部分組成。其中敏感元件部分組成。

20、其中敏感元件(Sensing element)是指傳感是指傳感器中能直接感受被測量并轉(zhuǎn)換成某種量的變化；轉(zhuǎn)器中能直接感受被測量并轉(zhuǎn)換成某種量的變化；轉(zhuǎn)換元件換元件(Transition element)是指傳感器中能將敏感是指傳感器中能將敏感元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電學量變化。元件輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電學量變化。下面是傳感器的組成方框圖下面是傳感器的組成方框圖1.1。被測信息被測信息敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件輔助電源輔助電源測量電路測量電路電信號電信號圖圖 1.1 1.1 傳感器組成方框圖傳感器組成方框圖 壓 力 作 用 膜片形變（應變） 應變片電阻改變 圖圖1.2 壓力

21、傳感器壓力傳感器敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件n應說明的是，并不是所有的傳感器都能明顯分清敏應說明的是，并不是所有的傳感器都能明顯分清敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩個部分。有的傳感器二者合二感元件和轉(zhuǎn)換元件兩個部分。有的傳感器二者合二為一，例如硅光電池是將感受的被測量為一，例如硅光電池是將感受的被測量光能直光能直接轉(zhuǎn)換為電信號輸出，沒有中間轉(zhuǎn)換電路的部分。接轉(zhuǎn)換為電信號輸出，沒有中間轉(zhuǎn)換電路的部分。而有的傳感器，轉(zhuǎn)換元件則不止一個，要經(jīng)過若干而有的傳感器，轉(zhuǎn)換元件則不止一個，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。次轉(zhuǎn)換。n測量電路：常常作為轉(zhuǎn)換元件的輔助部分，對轉(zhuǎn)換測量電路：常常作為轉(zhuǎn)換元件的輔助部分，對轉(zhuǎn)換元件的輸出量

22、起放大、模元件的輸出量起放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、修正、補償?shù)葦?shù)轉(zhuǎn)換、修正、補償?shù)茸饔?。作用。三、傳感器的分類三、傳感器的分類n1. 按外界輸入的信號變換為電信號采用的效應分按外界輸入的信號變換為電信號采用的效應分類類 物理型傳感器、化學型傳感器、生物型傳感器物理型傳感器、化學型傳感器、生物型傳感器 物理型傳感器物理型傳感器 利用利用物理效應物理效應進行信號變換的傳感器稱為物理進行信號變換的傳感器稱為物理型傳感器，它利用某些敏感元件的物理性質(zhì)或某些型傳感器，它利用某些敏感元件的物理性質(zhì)或某些功能材料的特殊物理性能進行被測非電量的變換。功能材料的特殊物理性能進行被測非電量的變換。如：利用半導體材料在被測

23、量作用下引起電阻值變?nèi)纾豪冒雽w材料在被測量作用下引起電阻值變換的壓阻效應制成的壓阻式傳感器。換的壓阻效應制成的壓阻式傳感器。 n物理型傳感器又可以分為物理型傳感器又可以分為結(jié)構(gòu)型傳感器結(jié)構(gòu)型傳感器和和物性型物性型傳感器傳感器兩種。兩種。結(jié)構(gòu)型傳感器以結(jié)構(gòu)（形狀、尺寸等）為基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)型傳感器以結(jié)構(gòu)（形狀、尺寸等）為基礎(chǔ)，利用物理規(guī)律來轉(zhuǎn)換被測量。如電容式壓力傳感利用物理規(guī)律來轉(zhuǎn)換被測量。如電容式壓力傳感器（工作時兩極間距發(fā)生變化）。結(jié)構(gòu)型傳感器器（工作時兩極間距發(fā)生變化）。結(jié)構(gòu)型傳感器強調(diào)要依靠精密設計制作的結(jié)構(gòu)強調(diào)要依靠精密設計制作的結(jié)構(gòu)才能正常工作。才能正常工作。物性型傳感器利用某些功能

24、材料本身所具有的內(nèi)物性型傳感器利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在特性及效應來轉(zhuǎn)換被測量。所以物性型傳感器在特性及效應來轉(zhuǎn)換被測量。所以物性型傳感器主要主要依靠材料本身的物理特性、物理效應依靠材料本身的物理特性、物理效應來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。化學型傳感器化學型傳感器 利用利用電化學反應原理電化學反應原理，把無機或有機化學的，把無機或有機化學的物質(zhì)成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。最常物質(zhì)成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。最常用的是離子敏傳感器，如離子選擇電極，核心部用的是離子敏傳感器，如離子選擇電極，核心部分是離子選擇性敏感膜。分是離子選擇性敏感膜。生物型傳感器生物型傳感器 這是利用這是利用生物活性物質(zhì)

25、生物活性物質(zhì)的選擇性來識別和測的選擇性來識別和測定生物化學物質(zhì)的傳感器。如免疫傳感器。定生物化學物質(zhì)的傳感器。如免疫傳感器。n2.按工作原理分類按工作原理分類 這種分類方法是以這種分類方法是以傳感器的工作原理傳感器的工作原理（即輸（即輸入與輸出之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系）作為分類的依據(jù)，如入與輸出之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系）作為分類的依據(jù)，如應變式、壓阻式、壓電式、電容式、霍爾傳感器應變式、壓阻式、壓電式、電容式、霍爾傳感器等等，通常能從其名稱揣測該類傳感器的工作原等等，通常能從其名稱揣測該類傳感器的工作原理，有利于傳感器專業(yè)工作者從原理與設計上作理，有利于傳感器專業(yè)工作者從原理與設計上作歸納性的分析研究。歸納性的分

26、析研究。n3. 按被測量對象分類按被測量對象分類 按傳感器的被測量對象按傳感器的被測量對象輸入信號分類，輸入信號分類，能夠很方便地表示傳感器的功能，便于用戶選擇。能夠很方便地表示傳感器的功能，便于用戶選擇。如溫度傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器等等名如溫度傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器等等名稱。這種分類方法還涉及基本量和派生量的概念，稱。這種分類方法還涉及基本量和派生量的概念，例如力派生出重力、應力、力矩等；位移派生出例如力派生出重力、應力、力矩等；位移派生出長度、厚度、旋轉(zhuǎn)角等；速度派生出振動、流量、長度、厚度、旋轉(zhuǎn)角等；速度派生出振動、流量、轉(zhuǎn)速、角振動等；加速度派生出沖擊、扭矩、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、角

27、振動等；加速度派生出沖擊、扭矩、轉(zhuǎn)動慣量等；時間派生出周期、計數(shù)、統(tǒng)計分布；動慣量等；時間派生出周期、計數(shù)、統(tǒng)計分布；溫度派生熱容量、渦流；光派生出光譜分布等。溫度派生熱容量、渦流；光派生出光譜分布等。n4. 按外加電源分類按外加電源分類有源和無源有源和無源 有源傳感器（能量轉(zhuǎn)換型傳感器）有源傳感器（能量轉(zhuǎn)換型傳感器） 能將能將非電量直接轉(zhuǎn)換成電信號，所以有時被成為非電量直接轉(zhuǎn)換成電信號，所以有時被成為“換換能器能器”。例如壓電式（超聲波換能器）、熱電式。例如壓電式（超聲波換能器）、熱電式（熱電偶）、光電式（光電池）等。（熱電偶）、光電式（光電池）等。 無源傳感器（能量控制型傳感器）無源傳感器

28、（能量控制型傳感器） 不能不能將被測量直接轉(zhuǎn)換成電學量，由輔助電源供給電將被測量直接轉(zhuǎn)換成電學量，由輔助電源供給電能，被測量對該電能起能量控制作用，如電容式能，被測量對該電能起能量控制作用，如電容式傳感器、壓阻式傳感器等。傳感器、壓阻式傳感器等。 5.按構(gòu)成傳感器的功能材料分類按構(gòu)成傳感器的功能材料分類 按構(gòu)成傳感器的功能材料不同，可將傳感器按構(gòu)成傳感器的功能材料不同，可將傳感器分為半導體傳感器、陶瓷傳感器、光纖傳感器、分為半導體傳感器、陶瓷傳感器、光纖傳感器、高分子薄膜傳感器等等。高分子薄膜傳感器等等。 6.按某種高新技術(shù)命名的傳感器分類按某種高新技術(shù)命名的傳感器分類 根據(jù)某種高新技術(shù)命名，

29、如集成傳感器、智根據(jù)某種高新技術(shù)命名，如集成傳感器、智能傳感器、機器人傳感器、仿生傳感器等。能傳感器、機器人傳感器、仿生傳感器等。1.2 傳感器的特性參數(shù)傳感器的特性參數(shù)n傳感器輸出與輸入關(guān)系通常是以數(shù)學模型來體現(xiàn)，傳感器輸出與輸入關(guān)系通常是以數(shù)學模型來體現(xiàn)，理論上當輸入信號為靜態(tài)量、準靜態(tài)量或動態(tài)量時，理論上當輸入信號為靜態(tài)量、準靜態(tài)量或動態(tài)量時，可以用帶隨機變量的非線性微分方程作為模型。由可以用帶隨機變量的非線性微分方程作為模型。由于輸入信號狀態(tài)不同，傳感器所表現(xiàn)的輸出特性也于輸入信號狀態(tài)不同，傳感器所表現(xiàn)的輸出特性也不同，所以實際上，傳感器的靜、動態(tài)特性可以分不同，所以實際上，傳感器的靜

30、、動態(tài)特性可以分開來研究。開來研究。n傳感器的特性可分為傳感器的特性可分為靜態(tài)特性靜態(tài)特性和和動態(tài)特性動態(tài)特性兩大類。兩大類。當輸入量為常量，或變化極慢時（即輸入量為靜態(tài)當輸入量為常量，或變化極慢時（即輸入量為靜態(tài)或準靜態(tài)信號），這一關(guān)系稱為靜態(tài)特性；當輸入或準靜態(tài)信號），這一關(guān)系稱為靜態(tài)特性；當輸入量隨時間較快地變化時，這一關(guān)系稱為動態(tài)特性。量隨時間較快地變化時，這一關(guān)系稱為動態(tài)特性。n 由于不同性質(zhì)的傳感器有不同的內(nèi)在參數(shù)關(guān)由于不同性質(zhì)的傳感器有不同的內(nèi)在參數(shù)關(guān)系（即有不同的數(shù)學模型），它們的靜、動態(tài)兩系（即有不同的數(shù)學模型），它們的靜、動態(tài)兩個數(shù)學模型也表現(xiàn)出不同的特點。為了研究各種個數(shù)

31、學模型也表現(xiàn)出不同的特點。為了研究各種傳感器的共性，這里我們提出傳感器的靜、動態(tài)傳感器的共性，這里我們提出傳感器的靜、動態(tài)數(shù)學模型的一般形式，然后根據(jù)各種傳感器的不數(shù)學模型的一般形式，然后根據(jù)各種傳感器的不同特性，再作以具體條件的簡化后給予討論。同特性，再作以具體條件的簡化后給予討論。n 應該指出的是，一個高性能的傳感器必須具應該指出的是，一個高性能的傳感器必須具備良好的靜態(tài)和動態(tài)特性，這樣才能完成無失真?zhèn)淞己玫撵o態(tài)和動態(tài)特性，這樣才能完成無失真的信息轉(zhuǎn)換。的信息轉(zhuǎn)換。n一、傳感器靜態(tài)特性的方程表示方法一、傳感器靜態(tài)特性的方程表示方法 若不考慮滯后、蠕變的條件下，傳感器靜態(tài)模若不考慮滯后、蠕變

32、的條件下，傳感器靜態(tài)模型的一般形式在數(shù)學理論上可以用型的一般形式在數(shù)學理論上可以用n次方代數(shù)方程次方代數(shù)方程來表示，即：來表示，即： 式中：式中：y輸出量；輸出量；x輸入量；輸入量；a0零位輸出；零位輸出； a1線性靈敏度；線性靈敏度； a2、a3、 、 an非線非線性項的待定常數(shù)，可正可負。各項系數(shù)不同，決定性項的待定常數(shù)，可正可負。各項系數(shù)不同，決定了不同傳感器特性曲線的具體形式。了不同傳感器特性曲線的具體形式。 1.2.1 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性y=a0+a1x+a2x2+a3x3+anxn理想和非理想的線性特性差異理想和非理想的線性特性差異校準試驗校準試驗1.2.1 傳感器的

33、靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性n二二、傳感器的主要靜態(tài)性能指標、傳感器的主要靜態(tài)性能指標1線性度線性度 為了標定和數(shù)據(jù)處理的方便，總希望輸出和輸為了標定和數(shù)據(jù)處理的方便，總希望輸出和輸入之間是線性關(guān)系，于是采用硬軟件補償來進行線入之間是線性關(guān)系，于是采用硬軟件補償來進行線性化處理，這樣就使得輸出不可能絲毫不差的反映性化處理，這樣就使得輸出不可能絲毫不差的反映被測量的變化，總是存在一定的誤差，即使實際是被測量的變化，總是存在一定的誤差，即使實際是線性關(guān)系的特性，測量的線性關(guān)系也并不完全與其線性關(guān)系的特性，測量的線性關(guān)系也并不完全與其重合，而重合，而常用一條擬合直線近似代表實際的特性曲常用一條擬合直線近

34、似代表實際的特性曲線。線。 線性度的定義線性度的定義：傳感器的實測輸入輸出特性曲：傳感器的實測輸入輸出特性曲線與理論擬合直線（理想輸入輸出特性曲線）的最線與理論擬合直線（理想輸入輸出特性曲線）的最大偏差對傳感器滿量程輸出之比的百分數(shù)表示。線大偏差對傳感器滿量程輸出之比的百分數(shù)表示。線性度也成為性度也成為“非線性誤差非線性誤差”或或“非線性度非線性度”。=max A100%最大偏差最大偏差滿量程輸出平均值滿量程輸出平均值圖圖1.3 線性度的表示方法線性度的表示方法maxFSymxyxmaxFSymxyxmaxFSymxyx圖圖 1.1.4 4 不同擬合直線下傳感器的線性度不同擬合直線下傳感器的線

35、性度 線性度的大小是以一定的擬合直線為基準直線性度的大小是以一定的擬合直線為基準直線而得出來的。擬合直線不同，非線性誤差也不線而得出來的。擬合直線不同，非線性誤差也不同。所以，選擇擬合直線的主要出發(fā)點，應是獲同。所以，選擇擬合直線的主要出發(fā)點，應是獲得最小的非線性誤差。另外，還應考慮使用是否得最小的非線性誤差。另外，還應考慮使用是否方便，計算是否簡便。方便，計算是否簡便。 按擬合直線不同，線性度有以下幾類：按擬合直線不同，線性度有以下幾類： 理論線性度；理論線性度； 端基線性度；端基線性度； 獨立線性度；獨立線性度； 最小二乘法線性度。最小二乘法線性度。設擬合直線方程：設擬合直線方程：0yyi

36、xy=kx+bxi圖圖1.5 最小二乘擬合法最小二乘擬合法最小二乘法線性擬合法簡介：最小二乘法線性擬合法簡介：y=kx+b若實際校準測試點有若實際校準測試點有n個，則第個，則第i個校準數(shù)據(jù)與擬合直線上響應值個校準數(shù)據(jù)與擬合直線上響應值之間的殘差為：之間的殘差為：最小二乘法擬合直線的原理就是使最小二乘法擬合直線的原理就是使 為最小值，即為最小值，即i=yi-(kxi+b)對對k k和和b b一階偏導數(shù)等于零，求出一階偏導數(shù)等于零，求出a a和和k k的表達式。的表達式。min2112niiiniibkxy2i022iiiixbkxyk0122bkxybiii 222iiiiiiixxnyxxyx

37、b將將k和和b代入擬合直線方程，即可得到擬合直線，然代入擬合直線方程，即可得到擬合直線，然后求出非線性誤差。后求出非線性誤差。即即得到得到k和和b的表達式的表達式22iiiiiixxnyxyxnk2遲滯（滯環(huán)）遲滯（滯環(huán)）0yxmA圖圖1.6 傳感器的遲滯特性傳感器的遲滯特性 如圖所示，在相同的工作條件下進行全范圍測如圖所示，在相同的工作條件下進行全范圍測量時，量時，傳感器在正傳感器在正( (輸入量增大輸入量增大) )反（輸入量減?。┓矗ㄝ斎肓繙p小）行程中輸出輸入特性曲線不重合稱為遲滯行程中輸出輸入特性曲線不重合稱為遲滯。100%100mAEm式中式中m正反向特性曲線間的最大偏差。正反向特性曲

38、線間的最大偏差。 A 傳感器滿量程輸出平均值。傳感器滿量程輸出平均值。 最大滯環(huán)誤差率表示為：最大滯環(huán)誤差率表示為：一般來說，輸入增加到某值時的輸出要比輸入下降一般來說，輸入增加到某值時的輸出要比輸入下降到該值時的輸出值小，如果存在遲滯差，則輸入和到該值時的輸出值小，如果存在遲滯差，則輸入和輸出的關(guān)系就不是一一對應了，因此必須盡量減少輸出的關(guān)系就不是一一對應了，因此必須盡量減少這個差值。這個差值。 3重復性重復性yx0m2m1%100mAm 重復性誤差可表示為：重復性誤差可表示為： 重復性是指在相同的工重復性是指在相同的工作條件下，傳感器在輸入按作條件下，傳感器在輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次

39、同一方向作全量程連續(xù)多次測量時所得特性曲線不一致測量時所得特性曲線不一致的程度。的程度。各條曲線越靠近，各條曲線越靠近，重復性就越好。重復性就越好。Rmax1正行程的最大重復性偏差，正行程的最大重復性偏差， Rmax2反行程的最大重復性偏差。反行程的最大重復性偏差。A100%圖圖1.7 傳感器的重復性傳感器的重復性4靈敏度靈敏度 如果輸入輸出特性為線性的傳感器或儀表，則：如果輸入輸出特性為線性的傳感器或儀表，則：K=y/x 傳感器輸出的變化量傳感器輸出的變化量y y與引起該變化量的輸入與引起該變化量的輸入變化量變化量x x之比即為其靜態(tài)靈敏度，其表達式為之比即為其靜態(tài)靈敏度，其表達式為K= y

40、 / x 如果傳感器系統(tǒng)的輸入輸出特性為非線性，則靈如果傳感器系統(tǒng)的輸入輸出特性為非線性，則靈敏度不是常數(shù)，應以敏度不是常數(shù)，應以dy/dxdy/dx表示傳感器在某一工作點表示傳感器在某一工作點的靈敏度。對于需要外加輔助電源的傳感器，其輸出的靈敏度。對于需要外加輔助電源的傳感器，其輸出與供給的電源電壓有關(guān)，所以其靈敏度的表達式往往與供給的電源電壓有關(guān)，所以其靈敏度的表達式往往需要包括電源電壓的因素。需要包括電源電壓的因素。 對數(shù)字顯示的測試系統(tǒng)，分辨率是數(shù)字顯示的對數(shù)字顯示的測試系統(tǒng)，分辨率是數(shù)字顯示的最后一位所代表的的值。對指針式測試儀表，分辨最后一位所代表的的值。對指針式測試儀表，分辨率與

41、人們的觀察能力和儀表的靈敏度有關(guān)。率與人們的觀察能力和儀表的靈敏度有關(guān)。 5分辨率分辨率 分辨率也稱靈敏度閾值，即引起輸出量產(chǎn)生可觀分辨率也稱靈敏度閾值，即引起輸出量產(chǎn)生可觀測的微小變化所需的最小輸入量的變化量測的微小變化所需的最小輸入量的變化量。從微觀來。從微觀來看，傳感器的特性曲線并不是十分平滑的，而是由許看，傳感器的特性曲線并不是十分平滑的，而是由許多微小的起伏。當輸入量改變多微小的起伏。當輸入量改變xx時，輸出量變化時，輸出量變化yy，xx變小，變小，yy也變小。但是一般來說，也變小。但是一般來說，xx小到某種小到某種程度，輸出量就不再變化了，這時的程度，輸出量就不再變化了，這時的xx

42、就是分辨率就是分辨率或靈敏度閾值?；蜢`敏度閾值。 6精度精度 傳感器的檢測裝置的精度包括精密度、準確度傳感器的檢測裝置的精度包括精密度、準確度和精確度三項。和精確度三項。 精密度：在相同條件下，對同一個量進行重精密度：在相同條件下，對同一個量進行重復測量時，這些測量值之間的相互接近程度。復測量時，這些測量值之間的相互接近程度。 準確度：表示測量儀器指示值對真值的偏離準確度：表示測量儀器指示值對真值的偏離程度。程度。 精確度：是精密度和準確度的綜合反映。精確度：是精密度和準確度的綜合反映。圖圖1.8 精密度、準確度和精確度的差異精密度、準確度和精確度的差異 7穩(wěn)定性穩(wěn)定性 傳感器的穩(wěn)定性好壞，可

43、以觀察輸出值的漂移傳感器的穩(wěn)定性好壞，可以觀察輸出值的漂移情況。情況。零點漂移零點漂移：在一定條件下，保持輸入信號不：在一定條件下，保持輸入信號不變，輸出信號隨時間而變化。產(chǎn)生漂移的原因很多，變，輸出信號隨時間而變化。產(chǎn)生漂移的原因很多，如環(huán)境溫度、濕度的影響，檢測電路元器件的影響如環(huán)境溫度、濕度的影響，檢測電路元器件的影響等。等。 穩(wěn)定性是指測量值隨時間的變化程度穩(wěn)定性是指測量值隨時間的變化程度。理想的。理想的情況是，無論何時傳感器的靈敏度等特性參數(shù)都不情況是，無論何時傳感器的靈敏度等特性參數(shù)都不隨時間變化，但實際上大多數(shù)傳感器的特性都會隨隨時間變化，但實際上大多數(shù)傳感器的特性都會隨時間改變

44、，因此傳感器必須定期進行校準。時間改變，因此傳感器必須定期進行校準。1.2.2 傳感器的動態(tài)特性傳感器的動態(tài)特性n 所謂動態(tài)特性指標，主要是指傳感器輸入信所謂動態(tài)特性指標，主要是指傳感器輸入信號隨時間變化時輸出信號隨之響應的情況號隨時間變化時輸出信號隨之響應的情況，比如，比如說傳感器在測量動態(tài)壓力、振動、上升溫度時，說傳感器在測量動態(tài)壓力、振動、上升溫度時，都離不開動態(tài)指標。都離不開動態(tài)指標。n 被測量隨時間變化的形式可能是各種各樣的，被測量隨時間變化的形式可能是各種各樣的，只要輸入量是時間的函數(shù)，則其輸出量也將是時只要輸入量是時間的函數(shù)，則其輸出量也將是時間的函數(shù)。通常研究動態(tài)特性是根據(jù)間的

45、函數(shù)。通常研究動態(tài)特性是根據(jù)標準輸入標準輸入特特性來考慮傳感器的響應特性。性來考慮傳感器的響應特性。n對動態(tài)特性的研究，我們從以下幾個方面進行：對動態(tài)特性的研究，我們從以下幾個方面進行： 一、數(shù)學模型與傳遞函數(shù)一、數(shù)學模型與傳遞函數(shù) 二、動態(tài)特性的研究示例二、動態(tài)特性的研究示例一數(shù)學模型與傳遞函數(shù)一數(shù)學模型與傳遞函數(shù) 數(shù)學模型數(shù)學模型 分析傳感器動態(tài)特性，也要對輸出和輸入之分析傳感器動態(tài)特性，也要對輸出和輸入之間建立數(shù)學模型（方程）。比如常見的傳感器系間建立數(shù)學模型（方程）。比如常見的傳感器系統(tǒng)，在不考慮遲滯、蠕變的情況下，其數(shù)學模型統(tǒng)，在不考慮遲滯、蠕變的情況下，其數(shù)學模型可表示成一個可表示

46、成一個常微分方程形式，常微分方程形式，即：即：xbdtdxbdtxdbyadtdyadtydammmnnn0101/ y輸出量輸出量y(t)； x輸入量輸入量x(t)； t時間時間a0， a1， ，an 常數(shù)；常數(shù)； b0， b1， ，bm 常數(shù)常數(shù) 輸出量對時間輸出量對時間t的的n階導數(shù)；階導數(shù)； 輸入量對時間輸入量對時間t的的m階導數(shù)階導數(shù) nndtyd/mmdtxd/xbyadtdyadtydadtydadtydannnnnnnnn001222111對一般的傳感器，常有對一般的傳感器，常有 b00, 0, b b1 1b bn n 均為零。均為零。微分方程可以簡化為微分方程可以簡化為(0

47、-1)(0-1) 復雜的傳感器，其物理模型通?？煞謩e用復雜的傳感器，其物理模型通常可分別用零階、零階、一階和二階的常微分方程或其組合來描述一階和二階的常微分方程或其組合來描述。比如說。比如說電位器傳感器可視為零階系統(tǒng)，熱敏傳感器可視為電位器傳感器可視為零階系統(tǒng)，熱敏傳感器可視為一階系統(tǒng)，加速度傳感器可視為二階系統(tǒng)。（見例一階系統(tǒng)，加速度傳感器可視為二階系統(tǒng)。（見例題題1）xbya00 xbyadtdya001xbyadtdyadtyda001222例題例題 1：由彈簧阻尼器構(gòu)成的壓力傳感器，系統(tǒng)輸入量：由彈簧阻尼器構(gòu)成的壓力傳感器，系統(tǒng)輸入量(壓力壓力) F 為為F(t) = b0 x (t)

48、，輸出量為位移，輸出量為位移y(t )，列出其微分方程。，列出其微分方程。圖圖1.9 某一階傳感器某一階傳感器a1a0b0 x(t) =F(t)y(t)解：根據(jù)牛頓第二定律：解：根據(jù)牛頓第二定律： f阻力阻力+f彈力彈力=F(t) xbyadtdya001阻尼系數(shù)阻尼系數(shù)彈性系數(shù)彈性系數(shù) 對于較為復雜的系統(tǒng)，微分方程的求解過程也很復雜，我對于較為復雜的系統(tǒng)，微分方程的求解過程也很復雜，我們可以根據(jù)們可以根據(jù)信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)中的知識，利用傳遞函數(shù)（系統(tǒng)函中的知識，利用傳遞函數(shù)（系統(tǒng)函數(shù)）來處理。數(shù)）來處理。 返回返回在在x(t)為已知的情況下，余下的問為已知的情況下，余下的問題歸結(jié)到這個一階

49、常系數(shù)微分方程題歸結(jié)到這個一階常系數(shù)微分方程的求解問題的求解問題程的求解問題。程的求解問題。 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 動態(tài)特性的傳遞函數(shù)動態(tài)特性的傳遞函數(shù)H H（S S）在線性或線性化定常在線性或線性化定常系統(tǒng)中是指初始條件為系統(tǒng)中是指初始條件為0 0時，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換時，系統(tǒng)輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比與輸入量的拉氏變換之比。對對微分方程微分方程通式進行拉普通式進行拉普拉斯變換，處理后即可得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)拉斯變換，處理后即可得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)( (S S ) )。 Y( S )( anS n + an-1S n-1 + an-2S n-2 + a1S + a0 ) =X( S )

50、( bmS m + bm-1S m-1 + bm-2S m-2 + b1S + b0 )H H( (S S )=)=Y( S )X( S )=anS n + an-1S n-1 + an-2S n-2+ a1S + a0bmS m + bm-1S m-1 + bm-2S m-2+ b1S + b0圖圖 1.1.1010 傳遞函數(shù)框圖傳遞函數(shù)框圖01110111aSaSaSabSbSbSbnnnnmmmmH (S )xy其中其中S為拉氏變換的自變量為拉氏變換的自變量,是個復數(shù)是個復數(shù) S=+jxbdtdxbdtxdbyadtdyadtydammmnnn0101/ 對于較為復雜的系統(tǒng)，可以將其看作

51、是一些較為對于較為復雜的系統(tǒng)，可以將其看作是一些較為簡單系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián)，串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的傳遞簡單系統(tǒng)的串聯(lián)與并聯(lián)，串聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)如圖所示。函數(shù)如圖所示。 對對 ( S ) = ( (S S ) )( S ) 進行反變換，即可得進行反變換，即可得到到Y(jié)( t ) 與與 X( t ) 關(guān)系。（微分方程的拉氏變換求解關(guān)系。（微分方程的拉氏變換求解法）法） 串聯(lián)系統(tǒng)：總傳遞函數(shù)為各子系統(tǒng)傳遞函數(shù)的積。串聯(lián)系統(tǒng)：總傳遞函數(shù)為各子系統(tǒng)傳遞函數(shù)的積。 并聯(lián)系統(tǒng)：總傳遞函數(shù)為各子系統(tǒng)傳遞函數(shù)的和。并聯(lián)系統(tǒng)：總傳遞函數(shù)為各子系統(tǒng)傳遞函數(shù)的和。圖圖 1.1.1111 串聯(lián)系統(tǒng)（串聯(lián)系統(tǒng)（a a）和并聯(lián)）和并聯(lián)系統(tǒng)（系統(tǒng)（b b）)( SH1)( SH2)( SH