傳感器定義和分類

傳感器定義和分類2023/1/131.3.1.傳感器的定義

傳感器的定義

能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

(1)敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的其他量。如壓力膜盒：將壓力轉(zhuǎn)換為位移量。(2)轉(zhuǎn)換元件也稱傳感元件，它將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電參量再輸出。如電容式、電感式、應(yīng)變式、光纖式。(3)轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換為電流、電壓、頻率量。敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路輔助電源傳感器組成框圖被測量

非電量電參量電量2023/1/131.3.2傳感器的分類

1.按物理量分類：位移、力、速度、溫度、流量、氣體成分等。2.按工作原理分類：電阻、電容、電感、壓電、霍爾、光電、熱電偶等。3.按輸出信號的性質(zhì)分類：開關(guān)量（開/關(guān)、高電平/低電平）、模擬量（0~20mA、4~20mA、±5V、±10V）、數(shù)字量（代碼）等。2023/1/131.4傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入的關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性:測量范圍(量程)靈敏度分辯力線性度遲滯重復(fù)性漂移

2023/1/13測量范圍（量程）測量范圍是指在正常的工作條件下，傳感器能夠測量的被測量量值的總范圍。通常以測量范圍的下限值和上限值來表示。如測溫計的測量范圍是-50~+300℃。

2023/1/131.4.2靈敏度與分辯力靈敏度傳感器輸出變化量Δy與引起該變化的輸入變化量Δx之比用S表示。

S=Δy/Δx

它表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化，靈敏度S值越大，表示傳感器越靈敏。分辨力傳感器能檢測到的最小的輸入增量。可以用絕對變量值表示，也可用與滿量程的相對值表示（％）。在輸入零點附近的分辨力稱為閾值。圖傳感器的靈敏度2023/1/13線性度線性度用來表示實際特性曲線與擬合曲線之間的最大偏差Δym與滿量程輸出Yfs的百分比來表示，即傳感器的輸入輸出關(guān)系一般可表示為YfsΔymyxy---輸出量x---輸入量a0---零點輸出a1---靈敏度a2、a3…an---非線性系數(shù)2023/1/13理論擬合擬合曲線是傳感器的理論特性，滿量程時誤差最大。YfsΔymyx非線性誤差較小。yYfsΔymx過零旋轉(zhuǎn)擬合較簡單，誤差較大。YfsΔymyx過端點擬合誤差平方和最小。YfsΔymyx最小二乘法擬合2023/1/13最小二乘法擬合由校準數(shù)據(jù){xi,yi}，計算最小二乘法的直線擬合系數(shù)a、k，

y=a+kx使各點誤差的平方和：

為最小，得到：

2023/1/131.4.4遲滯（回程誤差）傳感器在正行程(輸入量增大)和反行程(輸入量減小)中，輸入輸出曲線不重合稱為遲滯。一般以滿量程輸出的百分數(shù)表示，即：YfsΔy

Hmaxyx2023/1/131.4.5重復(fù)性傳感器在輸入按同一方向作全量程多次變動時，所得特性曲線不一致的程度。一般以滿量程輸出的百分數(shù)表示，即：xYFSΔy

Rmaxy2023/1/131.4.6穩(wěn)定性及環(huán)境影響穩(wěn)定性與輸出漂移 傳感器在長時間工作情況下，輸入量不變而輸出量卻在發(fā)生變化。也稱為輸出漂移。 在零點附近的輸出漂移被稱為零點漂移。 測試時，將傳感器的輸出調(diào)到某一特定點讀取其輸出值，間隔一定的時間再讀取其輸出值，兩次輸出值差即為穩(wěn)定性誤差。溫度穩(wěn)定性（溫度漂移） 影響傳感器穩(wěn)定性的主要因素是溫度。由外界溫度變化引起的輸出變化稱為溫度漂移，每℃產(chǎn)生的輸出變化量又稱為溫度漂移系數(shù)。其他影響穩(wěn)定性的因素 傳感器的輸出還可能受到電源電壓、機械振動和沖擊、潮濕、電磁干擾等影響。2023/1/13可靠性與平均無故障時間可靠性傳感器只有在規(guī)定的條件和規(guī)定的期間內(nèi)才是可靠的。失效率是指某一產(chǎn)品每單位時間或周期的失效數(shù)與保持完好的產(chǎn)品數(shù)之比λ。平均無故障時間（MTBF）可靠性可以用平均無故障時間（MTBF)表示，失效率λ的倒數(shù)值就是平均無故障時間（MTBF),MTBF=m=1/λ例如：在1000小時內(nèi)對50臺傳感器進行測試，有2臺失效，假定失效率不變，試計算失效率和MTBF。

λ＝2(臺）/50(臺)/1000(小時)＝40（次故