第1章 傳感器的基本概念

1、第一章 傳感器的基本概念n學(xué)習(xí)本課程所需的預(yù)備知識(shí)學(xué)習(xí)本課程所需的預(yù)備知識(shí)n 電路基礎(chǔ)、電子測(cè)量技術(shù)、電子線路。n教學(xué)提要（重難點(diǎn)）、課程內(nèi)容、教學(xué)要求、實(shí)驗(yàn)指教學(xué)提要（重難點(diǎn)）、課程內(nèi)容、教學(xué)要求、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)導(dǎo)n 傳感器的概念以及傳感器的基本特性是本章重點(diǎn)。從傳感器的作用開始，逐一介紹了傳感器的概念、組成以及分類，對(duì)傳感器的基本特性作了詳細(xì)闡述。1.1 傳感器的定義傳感器的定義n 關(guān)于傳感器的定義，至今尚無一個(gè)比較全面的定義。關(guān)于傳感器的定義，至今尚無一個(gè)比較全面的定義。不過，對(duì)以下提法，學(xué)者們似乎不持異議。不過，對(duì)以下提法，學(xué)者們似乎不持異議。n國際電工委員會(huì)的定義為：國際電工委員會(huì)的定義為

2、：“傳感器是測(cè)量系傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可統(tǒng)中的一種前置部件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)供測(cè)量的信號(hào)”。n根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB766587），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(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置?？捎幂敵鲂盘?hào)的器件或裝置。n所謂傳感器，是指那些能夠取代甚至超出人的所謂傳感器，是指那些能夠取代甚至超出人的“五官五官”，具有視覺、聽覺、觸發(fā)、嗅覺和味覺，具有視覺、聽覺、觸發(fā)、嗅覺和味覺等功能的元

3、器件或裝置。等功能的元器件或裝置。n 與當(dāng)代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，與當(dāng)代的傳感器相比，人類的感覺能力好得多，但也有一些傳感器比人的感覺功能優(yōu)越，例如人但也有一些傳感器比人的感覺功能優(yōu)越，例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，無法忍受的類沒有能力感知紫外或紅外線輻射，無法忍受的高溫、高壓、輻射等惡劣環(huán)境，還可以檢測(cè)出人高溫、高壓、輻射等惡劣環(huán)境，還可以檢測(cè)出人類類“五官五官”不能感知的各種信息不能感知的各種信息(如微弱的磁、電、如微弱的磁、電、離子、射線和的無色無味的氣體等信息，以及遠(yuǎn)離子、射線和的無色無味的氣體等信息，以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人體遠(yuǎn)超出人體“五官五官”感覺功能的高頻、高能信息

4、感覺功能的高頻、高能信息等等)。n 對(duì)于一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，它所測(cè)量的各種物理量，其形式對(duì)于一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，它所測(cè)量的各種物理量，其形式是不一樣的，可以是機(jī)械量、電磁量、熱工量、光學(xué)是不一樣的，可以是機(jī)械量、電磁量、熱工量、光學(xué)量量，但不論是哪種物理量，它們都可以分為模擬量和，但不論是哪種物理量，它們都可以分為模擬量和數(shù)字量兩大類。數(shù)字量兩大類。n傳感器是一種以測(cè)量為目的，以一定的精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)傳感器是一種以測(cè)量為目的，以一定的精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系的、易于處理的電量信號(hào)輸出，如換為與之有確定關(guān)系的、易于處理的電量信號(hào)輸出，如電壓、電流、頻率等信號(hào)。這一定義包含以下方面。電壓、電流、頻率等信

5、號(hào)。這一定義包含以下方面。n(1)傳感器是一種測(cè)量裝置，能夠完成一定的檢測(cè)任務(wù)；傳感器是一種測(cè)量裝置，能夠完成一定的檢測(cè)任務(wù)；n(2)它的輸入量種類很多，且多為模擬信號(hào)的非電量；它的輸入量種類很多，且多為模擬信號(hào)的非電量；n(3)它的輸出量是經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電量信號(hào)，且有一定的對(duì)它的輸出量是經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電量信號(hào)，且有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系和轉(zhuǎn)換精度。應(yīng)關(guān)系和轉(zhuǎn)換精度。1.21.2傳感器的傳感器的組成組成n傳感器是由傳感器是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及及信號(hào)調(diào)節(jié)電路信號(hào)調(diào)節(jié)電路三部分組成的。三部分組成的。n敏感元件敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺苁侵競(jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺?或響應(yīng)或響應(yīng))與檢出被測(cè)對(duì)象的待

6、與檢出被測(cè)對(duì)象的待測(cè)信息測(cè)信息(非電量非電量)的部分，的部分，n轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺苁侵競(jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺?或響應(yīng)或響應(yīng))出的信息直出的信息直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分。接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分。n信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路是能把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓、電是能把轉(zhuǎn)換元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓、電流或頻率量便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。流或頻率量便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。輔助電路通常包括電源，即交、直流供電系統(tǒng)。輔助電路通常包括電源，即交、直流供電系統(tǒng)。被測(cè)對(duì)象敏感元件電源輔助電路轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路 非電量 非電量 電參

7、量 電量 傳感器的傳感器的組成組成 廣東技術(shù)師范學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院 傳感技術(shù)與信號(hào)處理傳感技術(shù)與信號(hào)處理 第第1 1章章n敏感元件與轉(zhuǎn)換元件在結(jié)構(gòu)上常裝在一起。為了減小敏感元件與轉(zhuǎn)換元件在結(jié)構(gòu)上常裝在一起。為了減小外界對(duì)轉(zhuǎn)換電路的影響，也希望它們裝在一起，但限外界對(duì)轉(zhuǎn)換電路的影響，也希望它們裝在一起，但限于空間結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換電路常裝入單箱內(nèi)。在轉(zhuǎn)換電路后于空間結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換電路常裝入單箱內(nèi)。在轉(zhuǎn)換電路后面，往往還有信號(hào)的放大、處理、顯示等后續(xù)電路，面，往往還有信號(hào)的放大、處理、顯示等后續(xù)電路，它們通常不包含在傳感器的范圍之內(nèi)。它們通常不包含在傳感器的范圍之內(nèi)。n但并不是所有的傳感器都必須包括敏感元件

8、和轉(zhuǎn)但并不是所有的傳感器都必須包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。如果敏感元件直換元件。如果敏感元件直 接輸出的是電量，它就同接輸出的是電量，它就同時(shí)兼為轉(zhuǎn)換元件，因此，敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩者合時(shí)兼為轉(zhuǎn)換元件，因此，敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩者合一的傳感器是一的傳感器是 很多的。例如，壓電晶體、熱電偶、很多的。例如，壓電晶體、熱電偶、熱敏電阻、光電器件等都是這種形式的傳感器。熱敏電阻、光電器件等都是這種形式的傳感器。n舉例：測(cè)量壓力的舉例：測(cè)量壓力的應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器 敏感元件在傳感器中直接感受被測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有敏感元件在傳感器中直接感受被測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電

9、量。確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。 在下圖中，彈簧管將壓力轉(zhuǎn)換為角位移在下圖中，彈簧管將壓力轉(zhuǎn)換為角位移彈簧管放大圖彈簧管放大圖當(dāng)被測(cè)壓力當(dāng)被測(cè)壓力p p增大時(shí)，彈簧管撐直，通過齒條帶動(dòng)增大時(shí)，彈簧管撐直，通過齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)電位器的電刷產(chǎn)生角位移。即齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)電位器的電刷產(chǎn)生角位移。即 其他各種彈性敏感元件其他各種彈性敏感元件在上圖中的各種彈性元件也能將壓力轉(zhuǎn)在上圖中的各種彈性元件也能將壓力轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移。換為角位移或直線位移。壓力傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)壓力傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)被測(cè)量通過敏感元件轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)傳感元被測(cè)量通過敏感元件轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)傳感元件轉(zhuǎn)換成電參量件

10、轉(zhuǎn)換成電參量 在右圖中，在右圖中， 電位器為傳感元電位器為傳感元件，它將角位移件，它將角位移轉(zhuǎn)換為電參量轉(zhuǎn)換為電參量-電阻的變化電阻的變化（R） 360度圓盤形電位器度圓盤形電位器接地接地 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感元件輸出測(cè)量轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流或頻的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電壓、電流或頻率量。率量。 分壓比電路的計(jì)算公式如下：分壓比電路的計(jì)算公式如下： 直滑電位器式傳感器的直滑電位器式傳感器的輸出電壓輸出電壓Uo與滑動(dòng)觸點(diǎn)與滑動(dòng)觸點(diǎn)C的的位移量位移量x成正比：成正比：對(duì)圓盤式電位器來說，對(duì)圓盤式電位器來說，Uo與滑動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)角度成正比：與滑動(dòng)臂的旋

11、轉(zhuǎn)角度成正比：1.3 傳感器的分類傳感器的分類n可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類：可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類：它們的轉(zhuǎn)換原理；它們它們的轉(zhuǎn)換原理；它們的用途；它們的輸出信號(hào)類型以及制作它們的材料和工藝等。的用途；它們的輸出信號(hào)類型以及制作它們的材料和工藝等。n傳感器種類繁多傳感器種類繁多 按被測(cè)量分類按被測(cè)量分類 按測(cè)量原理分類按測(cè)量原理分類 按輸出型式分類按輸出型式分類 按電源型式分類按電源型式分類n目前常用的分類有兩種：目前常用的分類有兩種：一種是以被測(cè)量來分，另一一種是以被測(cè)量來分，另一種是以傳感器的原理來分。種是以傳感器的原理來分。 廣東技術(shù)師范學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院 傳感技術(shù)與信

12、號(hào)處理傳感技術(shù)與信號(hào)處理 第第1 1章章n按被測(cè)量分類按被測(cè)量分類 （p4）物理量傳感器物理量傳感器 化學(xué)量傳感器化學(xué)量傳感器 生物量傳感器生物量傳感器n按測(cè)量原理分類按測(cè)量原理分類 電容式傳感器電容式傳感器 諧振式傳感器諧振式傳感器電位器式傳感器電位器式傳感器 應(yīng)變（計(jì)）式傳感器應(yīng)變（計(jì)）式傳感器電阻式傳感器電阻式傳感器 壓電式傳感器壓電式傳感器 電磁式傳感器電磁式傳感器 壓阻式傳感器壓阻式傳感器電感式傳感器電感式傳感器 磁阻式傳感器磁阻式傳感器電離式傳感器電離式傳感器 差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器式傳感器電化學(xué)式傳感器電化學(xué)式傳感器 霍耳式傳感器霍耳式傳感器光導(dǎo)式傳感器光導(dǎo)式傳感器 激光傳

13、感器激光傳感器光伏式傳感器光伏式傳感器 輻射傳感器輻射傳感器光纖傳感器光纖傳感器 超聲（波）傳感器超聲（波）傳感器熱電式傳感器熱電式傳感器 聲表面波傳感器聲表面波傳感器伺服式傳感器伺服式傳感器 n按輸出型式分類按輸出型式分類 數(shù)字傳感器數(shù)字傳感器 模擬傳感器模擬傳感器n按電源型式分類按電源型式分類 無源傳感器無源傳感器 有源傳感器有源傳感器1.4 傳感器的技術(shù)特點(diǎn)傳感器的技術(shù)特點(diǎn)n傳感器技術(shù)包括傳感器的研究、設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、檢傳感器技術(shù)包括傳感器的研究、設(shè)計(jì)、試制、生產(chǎn)、檢測(cè)與應(yīng)用。它已逐漸形成了一門相測(cè)與應(yīng)用。它已逐漸形成了一門相 對(duì)獨(dú)立的專門學(xué)科。對(duì)獨(dú)立的專門學(xué)科。與其他學(xué)科相比，它具有

14、如下技術(shù)特點(diǎn)：與其他學(xué)科相比，它具有如下技術(shù)特點(diǎn)：n1. 內(nèi)容范圍廣且離散內(nèi)容范圍廣且離散n2. 知識(shí)密集程度高、邊緣學(xué)科色彩濃知識(shí)密集程度高、邊緣學(xué)科色彩濃 3. 制造技術(shù)復(fù)雜、工藝要求高制造技術(shù)復(fù)雜、工藝要求高n4. 功能優(yōu)良、精度高、可靠性好功能優(yōu)良、精度高、可靠性好 n5. 現(xiàn)代傳感器品種繁多、應(yīng)用廣泛現(xiàn)代傳感器品種繁多、應(yīng)用廣泛 廣東技術(shù)師范學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院 傳感技術(shù)與信號(hào)處理傳感技術(shù)與信號(hào)處理 第第1 1章章1.5 傳感器的數(shù)學(xué)模型概述傳感器的數(shù)學(xué)模型概述n從系統(tǒng)角度來看，一種傳感器就是一種系統(tǒng)。根據(jù)系從系統(tǒng)角度來看，一種傳感器就是一種系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)工程學(xué)理論，一個(gè)系統(tǒng)總可以用

15、一個(gè)數(shù)學(xué)方程式或統(tǒng)工程學(xué)理論，一個(gè)系統(tǒng)總可以用一個(gè)數(shù)學(xué)方程式或函數(shù)來描述。即用某種方程式或函數(shù)表征傳感器的輸函數(shù)來描述。即用某種方程式或函數(shù)表征傳感器的輸出和輸入間的關(guān)系和特性，從而，用這種關(guān)系指導(dǎo)對(duì)出和輸入間的關(guān)系和特性，從而，用這種關(guān)系指導(dǎo)對(duì)傳感器的設(shè)計(jì)、制造、校正和使用。通常從傳感器的傳感器的設(shè)計(jì)、制造、校正和使用。通常從傳感器的靜態(tài)輸入靜態(tài)輸入輸出關(guān)系和動(dòng)態(tài)輸入輸出關(guān)系和動(dòng)態(tài)輸入輸出關(guān)系兩方面建輸出關(guān)系兩方面建立數(shù)學(xué)模型，但是準(zhǔn)確地建立一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是立數(shù)學(xué)模型，但是準(zhǔn)確地建立一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是困難的。困難的。n在工程上，總是采用一些近似方法建立起系統(tǒng)的初步在工程上，總是采用一些

16、近似方法建立起系統(tǒng)的初步模型，然后，經(jīng)過反復(fù)模擬試驗(yàn)確立系統(tǒng)的最終數(shù)學(xué)模型，然后，經(jīng)過反復(fù)模擬試驗(yàn)確立系統(tǒng)的最終數(shù)學(xué)模型，這種方法同樣適用傳感器數(shù)學(xué)模型的建立。下模型，這種方法同樣適用傳感器數(shù)學(xué)模型的建立。下面介紹傳感器靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的一般描述方法。面介紹傳感器靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的一般描述方法。 廣東技術(shù)師范學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院 傳感技術(shù)與信號(hào)處理傳感技術(shù)與信號(hào)處理 第第1 1章章1. 系統(tǒng)概論系統(tǒng)概論 無論系統(tǒng)復(fù)雜度如何，把測(cè)量裝置作為一個(gè)系統(tǒng)來看待。問題簡(jiǎn)化為無論系統(tǒng)復(fù)雜度如何，把測(cè)量裝置作為一個(gè)系統(tǒng)來看待。問題簡(jiǎn)化為處理輸入量處理輸入量x(t)、系統(tǒng)傳輸特性、系統(tǒng)傳輸特性h(t)和輸

17、出和輸出y(t)三者之間的關(guān)系。三者之間的關(guān)系。x(t)h(t)y(t)系統(tǒng)分析中的三類問題：系統(tǒng)分析中的三類問題：1)當(dāng)輸入、輸出是可測(cè)量的當(dāng)輸入、輸出是可測(cè)量的(已知已知)，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸特性。特性。(系統(tǒng)辨識(shí)系統(tǒng)辨識(shí))2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。輸入量。(反求反求)3)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。(預(yù)測(cè)預(yù)測(cè))2. 靜態(tài)模型靜態(tài)模型n靜態(tài)模型是指在靜態(tài)信號(hào)靜態(tài)模型是指在靜態(tài)信號(hào)

18、(輸入信號(hào)不隨時(shí)間變化的量輸入信號(hào)不隨時(shí)間變化的量)情況下，描述傳感器輸情況下，描述傳感器輸出與輸入量間的一種函數(shù)關(guān)系。如果不考慮蠕動(dòng)效應(yīng)和遲滯特性，傳感器的出與輸入量間的一種函數(shù)關(guān)系。如果不考慮蠕動(dòng)效應(yīng)和遲滯特性，傳感器的靜態(tài)模型一般可用多項(xiàng)式來表示：靜態(tài)模型一般可用多項(xiàng)式來表示： y=a0+a1x+a2x2+anxn (11) 式中式中 x輸入量；輸入量； y輸出量；輸出量； a。零位輸出；零位輸出； a1傳感器線性靈敏度，常用傳感器線性靈敏度，常用K或或S表示；表示； a2，an非線性項(xiàng)的待定系數(shù)。非線性項(xiàng)的待定系數(shù)。n 傳感器的靜態(tài)模型有三種有用的特殊形式：傳感器的靜態(tài)模型有三種有用的

19、特殊形式： ya1x (12) y=a1+a2X2+a4X4+ (13) ya1X+a3x3+a5x5+ (14) 式式(12)表示傳感器的輸出和輸入量呈嚴(yán)格的線性關(guān)系，式表示傳感器的輸出和輸入量呈嚴(yán)格的線性關(guān)系，式(13)和和(14)均均為非線性關(guān)系。為非線性關(guān)系。3. 動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)模型n動(dòng)態(tài)模型是指?jìng)鞲衅髟跍?zhǔn)動(dòng)態(tài)信號(hào)或動(dòng)態(tài)信號(hào)動(dòng)態(tài)模型是指?jìng)鞲衅髟跍?zhǔn)動(dòng)態(tài)信號(hào)或動(dòng)態(tài)信號(hào)(輸入信號(hào)隨時(shí)間而變化的量輸入信號(hào)隨時(shí)間而變化的量)作用下，作用下，描述其輸出和輸人信號(hào)的一種數(shù)學(xué)關(guān)系。動(dòng)態(tài)模型通常采用微分方程和傳遞函數(shù)等來描述其輸出和輸人信號(hào)的一種數(shù)學(xué)關(guān)系。動(dòng)態(tài)模型通常采用微分方程和傳遞函數(shù)等來描述。描述。

20、n1). 微分方程微分方程n 絕大多數(shù)傳感器都屬模擬絕大多數(shù)傳感器都屬模擬(連續(xù)變化連續(xù)變化)系列。描述模擬系統(tǒng)的一般方法是采用微分方程。系列。描述模擬系統(tǒng)的一般方法是采用微分方程。在實(shí)際的模型建立過程中，一般采用線性時(shí)不變系統(tǒng)理論描述傳感器的動(dòng)態(tài)特性，即在實(shí)際的模型建立過程中，一般采用線性時(shí)不變系統(tǒng)理論描述傳感器的動(dòng)態(tài)特性，即用高階線性常系數(shù)微分方程表示傳感器輸出量用高階線性常系數(shù)微分方程表示傳感器輸出量y和輸入量和輸入量x的關(guān)系。其通式如下：的關(guān)系。其通式如下： n式中，式中，y為輸出量，為輸出量，x為輸入量，為輸入量，ai,bi為常數(shù)。為常數(shù)。n對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，其微分方程的建立求解都是很

21、困難的；但是一旦求解出微分方程的對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，其微分方程的建立求解都是很困難的；但是一旦求解出微分方程的解就能分清其暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定響應(yīng)。為了求解的方便，常采用拉普拉斯變換解就能分清其暫態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定響應(yīng)。為了求解的方便，常采用拉普拉斯變換(簡(jiǎn)稱拉氏簡(jiǎn)稱拉氏變換變換)將式將式(15)變?yōu)樗阕幼優(yōu)樗阕覵的代數(shù)式或采用下面將要介紹的傳遞函數(shù)研究傳感器動(dòng)態(tài)的代數(shù)式或采用下面將要介紹的傳遞函數(shù)研究傳感器動(dòng)態(tài)特性。特性。2). 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)n如果如果y(t)在在t0時(shí)，時(shí)，y(t)0，則，則y(t)的拉氏變換可定義為的拉氏變換可定義為 n我們定義輸出我們定義輸出y(t)的拉氏變換的拉氏變換y(S)和輸

22、入和輸入x(t)的拉氏變換的拉氏變換X(S)的比的比為該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(S)：n對(duì)對(duì)y(t)進(jìn)行拉氏變換的初始條件是進(jìn)行拉氏變換的初始條件是t0，y(t)0。這對(duì)于傳感器被。這對(duì)于傳感器被激勵(lì)之前所有的儲(chǔ)能元件如質(zhì)量塊、彈性元件、電氣元件均符合激勵(lì)之前所有的儲(chǔ)能元件如質(zhì)量塊、彈性元件、電氣元件均符合上述初始條件。從式上述初始條件。從式(17)可知，它與輸入量可知，它與輸入量x(t)無關(guān)，只與系無關(guān)，只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)ai，bi有關(guān)。因此，有關(guān)。因此，H(S)可以簡(jiǎn)單而恰當(dāng)?shù)孛枋銎漭斂梢院?jiǎn)單而恰當(dāng)?shù)孛枋銎漭敵雠c輸入關(guān)系。出與輸入關(guān)系。n只要知道只要知道Y(S)，X(S

23、)，H(S)三者中任意兩者，第三者便可方便地求出。這時(shí)三者中任意兩者，第三者便可方便地求出。這時(shí)可見，無需可見，無需 了解復(fù)雜系統(tǒng)的具體內(nèi)容，只要給系統(tǒng)一個(gè)激勵(lì)信號(hào)了解復(fù)雜系統(tǒng)的具體內(nèi)容，只要給系統(tǒng)一個(gè)激勵(lì)信號(hào)x(t)，便可，便可得到系統(tǒng)的響應(yīng)得到系統(tǒng)的響應(yīng)y(t)，系統(tǒng)特性就能被確定。它們可用圖，系統(tǒng)特性就能被確定。它們可用圖(a)框圖表示?？驁D表示。n 對(duì)于多環(huán)節(jié)串、并聯(lián)組成的傳感器，如果各個(gè)環(huán)節(jié)阻抗匹配適當(dāng)，可忽略相對(duì)于多環(huán)節(jié)串、并聯(lián)組成的傳感器，如果各個(gè)環(huán)節(jié)阻抗匹配適當(dāng)，可忽略相互間的影。則傳感器的等效傳遞函數(shù)可按下列代數(shù)方式求得：互間的影。則傳感器的等效傳遞函數(shù)可按下列代數(shù)方式求得：

24、n 若傳感器由若傳感器由r個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，如圖個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成，如圖(b)所示，其等效傳遞函數(shù)為所示，其等效傳遞函數(shù)為1.6 傳感器的基本特性傳感器的基本特性n傳感器所測(cè)量的非電量一般有兩種形式：一種是穩(wěn)定的，即傳感器所測(cè)量的非電量一般有兩種形式：一種是穩(wěn)定的，即不隨時(shí)間變化或變化極其緩慢，稱為靜態(tài)信號(hào)；另一種是隨不隨時(shí)間變化或變化極其緩慢，稱為靜態(tài)信號(hào)；另一種是隨時(shí)間變化而變化，稱為動(dòng)態(tài)信號(hào)。由于輸入量的狀態(tài)不同，時(shí)間變化而變化，稱為動(dòng)態(tài)信號(hào)。由于輸入量的狀態(tài)不同，傳感器所呈現(xiàn)出來的輸入傳感器所呈現(xiàn)出來的輸入輸出特性也不同，因此存在所謂輸出特性也不同，因此存在所謂的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。為了降低

25、或消除傳感器在測(cè)量控制的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。為了降低或消除傳感器在測(cè)量控制系統(tǒng)中的誤差，傳感器必須具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，才系統(tǒng)中的誤差，傳感器必須具有良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，才能使信號(hào)能使信號(hào)(或能量或能量)按規(guī)律準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換。按規(guī)律準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換。 廣東技術(shù)師范學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院 傳感技術(shù)與信號(hào)處理傳感技術(shù)與信號(hào)處理 第第1 1章章 檢測(cè)技術(shù)的基本概念及方法檢測(cè)技術(shù)的基本概念及方法 靜態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量:如果測(cè)量時(shí)，如果測(cè)量時(shí)，測(cè)試裝置的輸測(cè)試裝置的輸入、輸出信號(hào)入、輸出信號(hào)不隨時(shí)間而變不隨時(shí)間而變化，則稱為靜化，則稱為靜態(tài)測(cè)量。態(tài)測(cè)量。 對(duì)緩慢變化的對(duì)對(duì)緩慢變化的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量亦屬于象進(jìn)行測(cè)量亦屬

26、于靜態(tài)測(cè)量。靜態(tài)測(cè)量。最高、最低最高、最低溫度計(jì)溫度計(jì)動(dòng)態(tài)測(cè)量動(dòng)態(tài)測(cè)量:如果測(cè)量時(shí)，測(cè)試裝如果測(cè)量時(shí)，測(cè)試裝置的輸入、輸出信號(hào)置的輸入、輸出信號(hào)是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)是隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信號(hào)，則稱為動(dòng)態(tài)測(cè)信號(hào)，則稱為動(dòng)態(tài)測(cè)量。量。 n地震測(cè)量地震測(cè)量n振動(dòng)波形振動(dòng)波形便攜式儀表便攜式儀表 可以顯示波形的便攜可以顯示波形的便攜式儀表式儀表直接測(cè)量直接測(cè)量 :在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí), 對(duì)儀表讀數(shù)不需要對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示測(cè)量所需要的結(jié)果的測(cè)經(jīng)過任何運(yùn)算就能直接表示測(cè)量所需要的結(jié)果的測(cè)量方法稱為直接測(cè)量。量方法稱為直接測(cè)量。電子卡尺電子卡尺間接測(cè)量間接

27、測(cè)量: （阿基米德測(cè)量皇冠的比重）。（阿基米德測(cè)量皇冠的比重）。 接觸式測(cè)量接觸式測(cè)量 非接觸式測(cè)量非接觸式測(cè)量 例：雷達(dá)測(cè)速例：雷達(dá)測(cè)速車載電子警察車載電子警察在線測(cè)量在線測(cè)量 在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的在流水線上，邊加工，邊檢驗(yàn)，可提高產(chǎn)品的一致性和加工精度。一致性和加工精度。1. 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，傳感器的輸出與輸入的關(guān)系。衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、的輸出與輸入的關(guān)系。衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、靈敏度、分辨力、穩(wěn)定度、電磁兼容性、可靠性等。靈敏度、分辨力

28、、穩(wěn)定度、電磁兼容性、可靠性等。 1).線性度線性度: 理想的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的、確定的輸入輸出關(guān)系。理想的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)該具有單值的、確定的輸入輸出關(guān)系。對(duì)于每一輸入量都應(yīng)該只有單一的輸出量與之對(duì)應(yīng)。知道其中一對(duì)于每一輸入量都應(yīng)該只有單一的輸出量與之對(duì)應(yīng)。知道其中一個(gè)量就可以確定另一個(gè)量。其中以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。個(gè)量就可以確定另一個(gè)量。其中以輸出和輸入成線性關(guān)系最佳。 Y Y X X 線性 非線性n根據(jù)式根據(jù)式(11)、(12)、(13)和和(14)的靜態(tài)模型，它們所的靜態(tài)模型，它們所呈現(xiàn)的非線性程度是不一樣的，可用圖呈現(xiàn)的非線性程度是不一樣的，可用圖13(a)、(b)、(c)和和(

29、d)表示。表示。n從圖從圖(d)可以看到，僅具有奇次方的多項(xiàng)式模型的傳感器在相可以看到，僅具有奇次方的多項(xiàng)式模型的傳感器在相當(dāng)大的輸入范圍內(nèi)有較寬的準(zhǔn)線性，圖當(dāng)大的輸入范圍內(nèi)有較寬的準(zhǔn)線性，圖(b)為理想線性特性，為理想線性特性，幾乎每一種傳感器都不具備如此特性，即都存在非線性，因幾乎每一種傳感器都不具備如此特性，即都存在非線性，因此在使用非線性傳感器時(shí)，必須對(duì)傳感器輸出特性進(jìn)行線性此在使用非線性傳感器時(shí)，必須對(duì)傳感器輸出特性進(jìn)行線性處理。常用的方法有理論直線法、端點(diǎn)線法、割線法和切線處理。常用的方法有理論直線法、端點(diǎn)線法、割線法和切線法、最小二乘法和計(jì)算程序法等。法、最小二乘法和計(jì)算程序法等

30、。2).靈敏度靈敏度n靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下的輸出變化量靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下的輸出變化量y y與輸入變化量與輸入變化量x x之比，用之比，用K 來來表示：表示： K= K= y/ y/ x xdK=dD=粆D它表征傳感器對(duì)輸入量變化的反應(yīng)能力。對(duì)于線性傳感器，靈敏它表征傳感器對(duì)輸入量變化的反應(yīng)能力。對(duì)于線性傳感器，靈敏度就是其靜態(tài)特性的斜率，即度就是其靜態(tài)特性的斜率，即k=y/xk=y/x且為常數(shù)。而非線性傳感器且為常數(shù)。而非線性傳感器的靈敏度為一變量，用的靈敏度為一變量，用k=dy/dxk=dy/dx表示。表示。3).重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)，所

31、重復(fù)性表示傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)，所得特性曲線不一致性的程度。若多次按相同輸入條件測(cè)試的輸出得特性曲線不一致性的程度。若多次按相同輸入條件測(cè)試的輸出特性曲線越重合，其重復(fù)性越好，誤差也越小。特性曲線越重合，其重復(fù)性越好，誤差也越小。不重復(fù)性一般采用極限誤差式表示不重復(fù)性一般采用極限誤差式表示: :5).分辨力：分辨力：指?jìng)鞲衅髂軝z出被測(cè)信號(hào)的最小變指?jìng)鞲衅髂軝z出被測(cè)信號(hào)的最小變化量。當(dāng)被測(cè)量的變化小于分辨力化量。當(dāng)被測(cè)量的變化小于分辨力時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無任何時(shí)，傳感器對(duì)輸入量的變化無任何反應(yīng)。對(duì)數(shù)字儀表而言，如果沒有反應(yīng)。對(duì)數(shù)字儀表而言，如果沒有其他附加說明，可以認(rèn)

32、為該表的最其他附加說明，可以認(rèn)為該表的最后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨后一位所表示的數(shù)值就是它的分辨力。一般地說，分辨力的數(shù)值小于力。一般地說，分辨力的數(shù)值小于儀表的最大絕對(duì)誤差。儀表的最大絕對(duì)誤差。 6).穩(wěn)定性穩(wěn)定性n 穩(wěn)定性表示傳感器在一個(gè)較長的時(shí)間內(nèi)保持其性能參數(shù)的穩(wěn)定性表示傳感器在一個(gè)較長的時(shí)間內(nèi)保持其性能參數(shù)的能力。能力。 理想的情況是理想的情況是, 不管什么時(shí)候傳感器的靈敏度等特性參數(shù)不管什么時(shí)候傳感器的靈敏度等特性參數(shù)不隨時(shí)間變化。但實(shí)際上不隨時(shí)間變化。但實(shí)際上, 隨著時(shí)間的推移隨著時(shí)間的推移, 大多數(shù)傳感器的特性大多數(shù)傳感器的特性會(huì)改變。這是因?yàn)閭鞲性驑?gòu)成傳感器的部件的特

33、性隨時(shí)間發(fā)會(huì)改變。這是因?yàn)閭鞲性驑?gòu)成傳感器的部件的特性隨時(shí)間發(fā)生變化生變化, 產(chǎn)生一種經(jīng)時(shí)變化的現(xiàn)象。產(chǎn)生一種經(jīng)時(shí)變化的現(xiàn)象。 浴盆浴盆曲線曲線 “老化老化”試驗(yàn)：在檢測(cè)設(shè)備通電的情況下，將之試驗(yàn)：在檢測(cè)設(shè)備通電的情況下，將之放置于高溫環(huán)境放置于高溫環(huán)境 低溫環(huán)境低溫環(huán)境 高溫環(huán)境高溫環(huán)境反復(fù)反復(fù)循環(huán)。老化之后的系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，故障率大循環(huán)。老化之后的系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，故障率大為降低為降低 。n老化試驗(yàn)臺(tái)老化試驗(yàn)臺(tái)7).靜態(tài)響應(yīng)特性的其他描述靜態(tài)響應(yīng)特性的其他描述l靈敏閥：靈敏閥：又稱為死區(qū)，用來衡量測(cè)量起始點(diǎn)不靈又稱為死區(qū)，用來衡量測(cè)量起始點(diǎn)不靈敏的程度。敏的程度。 n測(cè)量范圍：測(cè)量范

34、圍：是指測(cè)試裝置能正常測(cè)量最小輸入量是指測(cè)試裝置能正常測(cè)量最小輸入量和最大輸入量之間的范圍。和最大輸入量之間的范圍。n漂移漂移: 傳感器的漂移是指在外界的干擾下，輸出傳感器的漂移是指在外界的干擾下，輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的、不需要的變化。漂移包量發(fā)生與輸入量無關(guān)的、不需要的變化。漂移包括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移等。零點(diǎn)漂移或靈敏度括零點(diǎn)漂移和靈敏度漂移等。零點(diǎn)漂移或靈敏度漂移又可分為時(shí)間漂移和溫度漂移。時(shí)間漂移是漂移又可分為時(shí)間漂移和溫度漂移。時(shí)間漂移是指在規(guī)定的條件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時(shí)間的緩慢指在規(guī)定的條件下，零點(diǎn)或靈敏度隨時(shí)間的緩慢變化。溫度漂移為環(huán)境溫度變化而弓變化。溫度漂移為環(huán)境溫度變化而

35、弓I起的零點(diǎn)或起的零點(diǎn)或靈敏度的漂移。靈敏度的漂移。1.7 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性n在對(duì)動(dòng)態(tài)物理量進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試裝置的輸出變化是否能真實(shí)地反映輸入在對(duì)動(dòng)態(tài)物理量進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試裝置的輸出變化是否能真實(shí)地反映輸入變化，則取決于測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性變化，則取決于測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性x(t)h(t)y(t)屬于：系統(tǒng)分析中的三類問題屬于：系統(tǒng)分析中的三類問題13)如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。如果輸入和系統(tǒng)特性已知，則可以推斷和估計(jì)系統(tǒng)的輸出量。(預(yù)測(cè)預(yù)測(cè))1)當(dāng)輸入、輸出是可測(cè)量的當(dāng)輸入、輸出是可測(cè)量的(已知已知)，可以通過它們推斷系統(tǒng)的傳輸，可以通過它們推

36、斷系統(tǒng)的傳輸特性。特性。(系統(tǒng)辨識(shí)系統(tǒng)辨識(shí))2)當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的當(dāng)系統(tǒng)特性已知，輸出可測(cè)量，可以通過它們推斷導(dǎo)致該輸出的輸入量。輸入量。(反求反求) 廣東技術(shù)師范學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院 傳感技術(shù)與信號(hào)處理傳感技術(shù)與信號(hào)處理 第第1 1章章2. 階躍響應(yīng)階躍響應(yīng)n當(dāng)給靜止的傳感器輸入一個(gè)單位階躍函數(shù)信號(hào)當(dāng)給靜止的傳感器輸入一個(gè)單位階躍函數(shù)信號(hào) 時(shí)，其輸出特性稱為階躍響應(yīng)時(shí)，其輸出特性稱為階躍響應(yīng)特性。特性。時(shí)域波形參數(shù)識(shí)別時(shí)域波形參數(shù)識(shí)別n衡量階躍響應(yīng)特性的幾項(xiàng)指標(biāo)如圖所示。衡量階躍響應(yīng)特性的幾項(xiàng)指標(biāo)如圖所示。n(1)最大超調(diào)量最大超調(diào)量p: 最大超調(diào)量就是

37、響應(yīng)曲線偏離階躍曲線的最大值，常用百最大超調(diào)量就是響應(yīng)曲線偏離階躍曲線的最大值，常用百分?jǐn)?shù)表示。最大超調(diào)量能說明傳感器的相對(duì)穩(wěn)定性。分?jǐn)?shù)表示。最大超調(diào)量能說明傳感器的相對(duì)穩(wěn)定性。n(2)延滯時(shí)間延滯時(shí)間td:是階躍響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值是階躍響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值50所需要的時(shí)間。所需要的時(shí)間。n(3)上升時(shí)間上升時(shí)間tr,它有幾種定義：它有幾種定義： 響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10一一90； 從穩(wěn)態(tài)值的從穩(wěn)態(tài)值的595； 從零上升到第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值所從零上升到第一次到達(dá)穩(wěn)態(tài)值所 需的時(shí)間。需的時(shí)間。n對(duì)有振蕩的傳感器常用對(duì)有振蕩的傳感器常用，對(duì)無振，對(duì)無振 蕩的傳感器常用蕩的傳感器常用描述。描述。

38、n(4)峰值時(shí)間峰值時(shí)間tp：響應(yīng)曲線到第一個(gè)響應(yīng)曲線到第一個(gè) 峰值所需的時(shí)間。峰值所需的時(shí)間。n(5)響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間ts：響應(yīng)曲線衰減到穩(wěn)響應(yīng)曲線衰減到穩(wěn) 態(tài)值之差不超過土態(tài)值之差不超過土5或土或土2時(shí)所時(shí)所需要的時(shí)間，有時(shí)稱為過渡過程時(shí)間。需要的時(shí)間，有時(shí)稱為過渡過程時(shí)間。 為了說明傳感器的動(dòng)態(tài)特性為了說明傳感器的動(dòng)態(tài)特性, 下面簡(jiǎn)要介紹動(dòng)態(tài)測(cè)溫的問題。下面簡(jiǎn)要介紹動(dòng)態(tài)測(cè)溫的問題。 在被測(cè)溫度隨時(shí)間變化或傳感器突然插入被測(cè)介質(zhì)中以及傳感器在被測(cè)溫度隨時(shí)間變化或傳感器突然插入被測(cè)介質(zhì)中以及傳感器以掃描方式測(cè)量某溫度場(chǎng)的溫度分布等情況下以掃描方式測(cè)量某溫度場(chǎng)的溫度分布等情況下, 都存在動(dòng)態(tài)測(cè)

39、溫都存在動(dòng)態(tài)測(cè)溫問題。如把一支熱電偶從溫度為問題。如把一支熱電偶從溫度為T0環(huán)境中迅速插入一個(gè)溫度為環(huán)境中迅速插入一個(gè)溫度為T的恒溫水槽中（插入時(shí)間忽略不計(jì)）的恒溫水槽中（插入時(shí)間忽略不計(jì)）, 這時(shí)熱電偶測(cè)量的介這時(shí)熱電偶測(cè)量的介質(zhì)溫度從質(zhì)溫度從T0突然上升到突然上升到T, 而熱電偶反映出來的溫度從而熱電偶反映出來的溫度從T0變化到變化到T 需要經(jīng)歷一段時(shí)間需要經(jīng)歷一段時(shí)間, 即有一段過渡過程即有一段過渡過程, 如圖如圖 1-8 所示。熱電所示。熱電偶反映出來的溫度與介質(zhì)溫度的差值就稱為動(dòng)態(tài)誤差。偶反映出來的溫度與介質(zhì)溫度的差值就稱為動(dòng)態(tài)誤差。 T0C3頻率響應(yīng)特性頻率響應(yīng)特性在對(duì)動(dòng)態(tài)物理量進(jìn)

40、行測(cè)試時(shí)，測(cè)試裝置的輸出變化是否能在對(duì)動(dòng)態(tài)物理量進(jìn)行測(cè)試時(shí)，測(cè)試裝置的輸出變化是否能真實(shí)地反映輸入變化，則取決于測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。真實(shí)地反映輸入變化，則取決于測(cè)試裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。n傳感器對(duì)正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)特性稱為頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)法是從傳傳感器對(duì)正弦輸入信號(hào)的響應(yīng)特性稱為頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)法是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性的方法。感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性的方法。n1. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)n 定義定義n假設(shè)傳感器在輸入輸出存在線性關(guān)系（即傳感器是線性的假設(shè)傳感器在輸入輸出存在線性關(guān)系（即傳感器是線性的, 特性不隨時(shí)間特性不隨時(shí)間變化）的范圍內(nèi)使用變化）

41、的范圍內(nèi)使用, 則它們之間的關(guān)系可用高階常系數(shù)線性微分方程表則它們之間的關(guān)系可用高階常系數(shù)線性微分方程表示示:yadtdyadtydadtydannnnnn01111.11101mmmmmmd xdxdxbbbb xdtdtdt= 式中，式中，y為輸出量，為輸出量，x為輸入量，為輸入量，ai,bi為常數(shù)。對(duì)上式為常數(shù)。對(duì)上式進(jìn)行拉普拉斯變換，得到進(jìn)行拉普拉斯變換，得到拉氏形式的傳遞函數(shù)為拉氏形式的傳遞函數(shù)為式中式中, X(s)是輸入的拉氏變換是輸入的拉氏變換, Y(s)是輸出的拉氏變換是輸出的拉氏變換, H(s)稱為稱為拉氏形式的傳遞函數(shù)拉氏形式的傳遞函數(shù), 或簡(jiǎn)稱傳遞函數(shù)?；蚝?jiǎn)稱傳遞函數(shù)。

42、即輸出的拉氏變換等即輸出的拉氏變換等于輸入的拉氏變換乘以傳遞函數(shù)。于輸入的拉氏變換乘以傳遞函數(shù)。 yadtdyadtydadtydannnnnn01111.11101mmmmmmd xdxdxbbbb xdtdtdt=n1).零階傳感器的頻率特性零階傳感器的頻率特性n當(dāng)傳遞函數(shù)中當(dāng)傳遞函數(shù)中, 只有只有a0與與b0不為零不為零n零階傳感器的傳遞函數(shù)為零階傳感器的傳遞函數(shù)為 H(s)=Y(s)/X(s)=kn頻率特性為頻率特性為 H(j)=k 由此可知，零階傳感器的輸出和輸入成正比，并由此可知，零階傳感器的輸出和輸入成正比，并且與信號(hào)頻率無關(guān)。無幅值和相位失真問題，具有理且與信號(hào)頻率無關(guān)。無幅值和相位失真問題，具有理想的動(dòng)態(tài)特性。電位器式傳感器是零階系統(tǒng)的一個(gè)例想的動(dòng)態(tài)特性。電位器式傳感器是零階系統(tǒng)的一個(gè)例子。在實(shí)際應(yīng)用中，許多高階系統(tǒng)在變化緩慢、頻率子。在實(shí)際應(yīng)用中，許多高階系統(tǒng)在變化緩慢、頻率不高時(shí)，都可以近似的當(dāng)做零階系統(tǒng)處理。不高時(shí)，都可以近似的當(dāng)做零階系統(tǒng)處理。圖為一階傳感器的頻率響應(yīng)特性曲線圖為一階傳感器的頻率響應(yīng)特性曲線 從幅頻特性、相頻特性為和頻率響應(yīng)特性曲線看出從幅頻特性、相頻特性為和頻率響應(yīng)特性曲線看出, 時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù)越越小小, 頻率響應(yīng)特性越好。