第1章 傳感器概述

“沒(méi)有傳感器就沒(méi)有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”的觀點(diǎn)已為全世界所公認(rèn)。以傳感器為核心的檢測(cè)系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官一樣，源源不斷地向人類(lèi)提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有力工具。傳感器技術(shù)作為信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等一起構(gòu)成了信息技術(shù)的完整學(xué)科。

在人類(lèi)進(jìn)入信息時(shí)代的今天，人們的一切社會(huì)活動(dòng)都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心，傳感器作為信息獲取與信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是信息科學(xué)最前端的一個(gè)陣地，是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)之一。一、傳感器技術(shù)概述一、傳感器技術(shù)概述

傳感器——感覺(jué)，感知；傳送（Sensor、Transducer）人體系統(tǒng)：人類(lèi)有五大感覺(jué)器官，即眼、耳、鼻、舌、皮膚。通過(guò)這些感覺(jué)器官感知外界信息。機(jī)器系統(tǒng)：機(jī)器系統(tǒng)中，傳感器是各種機(jī)械和電子設(shè)備的感覺(jué)器官。感知光、色、溫度、壓力、聲音、濕度、氣味及輻射等。一、傳感器技術(shù)概述外界信息感官人腦肢體人體系統(tǒng)傳感器計(jì)算機(jī)執(zhí)行器機(jī)器系統(tǒng)人機(jī)系統(tǒng)的機(jī)能對(duì)應(yīng)關(guān)系“機(jī)電五官”一、傳感器技術(shù)概述傳感器有些性能超過(guò)人的感官：（1）測(cè)量人體無(wú)法感知的量（3）測(cè)量范圍寬、精確高、可靠性好（2）惡劣環(huán)境下工作例如：溫度傳感器：-196℃~1800℃

壓力傳感器：0.01~10000kPa

精度：0.1%~0.01%

可靠度：8~9級(jí)一、傳感器技術(shù)概述現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一

傳感器技術(shù)（信息采集）通信技術(shù)（信息傳輸）計(jì)算機(jī)技術(shù)（信息處理）

在信息系統(tǒng)中分別起到“感官”、“神經(jīng)”和“大腦”的作用。

現(xiàn)代測(cè)量與自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)傳感器是信息采集系統(tǒng)的首要部件，計(jì)算機(jī)的“五官”。沒(méi)有傳感器對(duì)原始信息進(jìn)行精確、可靠的捕獲和轉(zhuǎn)換，一切測(cè)量和控制都是不可能實(shí)現(xiàn)的。二、傳感器技術(shù)的作用和地位衡量國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志傳感器與傳感器技術(shù)的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，也是判斷一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化程度與生產(chǎn)水平高低的重要依據(jù)。

日本：傳感器技術(shù)列為計(jì)算機(jī)、通訊、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)和傳感器等六大核心技術(shù)之一。在21世紀(jì)技術(shù)預(yù)測(cè)中將傳感器列為首位。

美國(guó)：傳感器及信號(hào)處理列為對(duì)國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要影響的關(guān)鍵技術(shù)之一。

歐洲：傳感器技術(shù)作為優(yōu)先發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)。

中國(guó)：國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目中，傳感器列在重要位置。二、傳感器技術(shù)的作用和地位傳感器技術(shù)的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域傳感器已滲透到宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、軍事國(guó)防、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、商檢質(zhì)檢、甚至文物保護(hù)等極其廣泛的領(lǐng)域。毫不夸張地說(shuō)：幾乎每個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，以至各種復(fù)雜工程系統(tǒng)，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。二、傳感器技術(shù)的作用和地位4D彩超捕捉到難得一見(jiàn)的胎兒出生前微笑（美聯(lián)社圖片）二、傳感器技術(shù)的作用和地位信息處理電信電話科技測(cè)試設(shè)備控制交通控制輸電系統(tǒng)機(jī)床機(jī)器人家用電器照相機(jī)汽車(chē)飛機(jī)船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農(nóng)林機(jī)械能利用貨幣金融食品111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量傳感器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)石油、化工、電力、鋼鐵、機(jī)械等加工工業(yè)。造紙木材烘干煙草加工芯片生產(chǎn)化工紡織三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用汽車(chē)與傳感器

傳統(tǒng)：行駛速度、距離、發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度、燃料剩余量。

安全：安全氣囊系統(tǒng)、防盜裝置、防滑控制系統(tǒng)、防抱死裝置、電子變速控制裝置、汽車(chē)“黑匣子”。

環(huán)保：排氣循環(huán)裝置、電子燃料噴射裝置。三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用

單能機(jī)器人：生產(chǎn)用的自動(dòng)機(jī)械式（加工、組裝、檢驗(yàn)）。檢測(cè)臂的位置和角度傳感器。隧道鑿巖機(jī)器人汽車(chē)焊裝生產(chǎn)線三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用

智能機(jī)器人：判斷能力。視覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器。用于水下探測(cè)的機(jī)器人用于家庭服務(wù)的機(jī)器人三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用

智能機(jī)器人：埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘。法老咒語(yǔ)：“不論是誰(shuí)騷擾了法老的安寧，死神之翼將在它的頭上降臨?！毙C(jī)器人挑戰(zhàn)法老咒語(yǔ)，代替科學(xué)家勇探胡夫金字塔內(nèi)部秘道?！敖鹱炙握摺睓C(jī)器人

5×1×1，地面探測(cè)雷達(dá)、超聲波傳感器（測(cè)石頭厚度）。三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用傳感器與家用電器自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風(fēng)干器、電熨斗、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照相機(jī)、電冰箱、電視機(jī)、錄像機(jī)、家庭影院。三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用傳感器與遙感技術(shù)飛機(jī)及航天飛行器：近紫外線、可見(jiàn)光、遠(yuǎn)紅外線、微波。船舶：超聲波傳感器。微波紅外接收傳感器紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)地面三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用“……改變那種認(rèn)為軍事力量主要是軍艦、坦克和飛機(jī)的概念，把我們的注意力放在思考信息和電信技術(shù)所能提供的軍事力量上來(lái)。這場(chǎng)軍事革命標(biāo)志著一種轉(zhuǎn)變，即從重視軍艦、坦克和飛機(jī)，轉(zhuǎn)為重視諸如傳感器這類(lèi)東西的作用?！薄靶畔r(shí)代的軍事革命”—美國(guó)參聯(lián)會(huì)副主席歐文斯上將特種武器觀察、偵察、探測(cè)三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用醫(yī)用傳感器：人體內(nèi)部溫度、血液、呼吸流量、腫瘤、心音、腔內(nèi)壓力、心腦電波。傳感器與航空及航天飛行器：控制在預(yù)定軌道上。速度、加速度、飛行距離測(cè)量：陀螺儀、陽(yáng)光傳感器、星光傳感器、地磁傳感器。周?chē)h(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)。三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用三、傳感器技術(shù)的應(yīng)用傳感器技術(shù)的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域傳感器已滲透到宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、軍事國(guó)防、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、商檢質(zhì)檢、甚至文物保護(hù)等極其廣泛的領(lǐng)域。毫不夸張地說(shuō)：幾乎每個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，以至各種復(fù)雜工程系統(tǒng)，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。第1章傳感器概述1.1傳感器的組成與分類(lèi)11.2傳感器的一般特性1.3傳感器的標(biāo)定31.4傳感器的發(fā)展方向421.1傳感器的組成與分類(lèi)1.1.1

傳感器的定義傳感器(Sensor/Transducer)是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等。它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，主要是電量。輸入輸出的轉(zhuǎn)換規(guī)律（關(guān)系）已知，轉(zhuǎn)換精度要滿(mǎn)足測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用要求。能量轉(zhuǎn)換輸入量輸出量電量（便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示）物理量、化學(xué)量、生物量等附:傳感器的定義示意圖傳感器的定義示意圖1.1傳感器的組成與分類(lèi)1.1.2傳感器的組成1.1傳感器的組成與分類(lèi)輔助電源敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量電量敏感元件：直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。基本轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。被測(cè)量電量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路直接感受被測(cè)量轉(zhuǎn)化為電量參數(shù)敏感元件的輸出作為轉(zhuǎn)換元件的輸入附：傳感器組成示意圖傳感器組成示意圖1.1傳感器的組成與分類(lèi)(1)敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。彈性敏感元件1.1傳感器的組成與分類(lèi)實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，大多數(shù)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件)組成，感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。(2)轉(zhuǎn)換元件T’①②BAT熱電偶1.1傳感器的組成與分類(lèi)壓電式加速度傳感器有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路。例如：壓電式加速度傳感器，質(zhì)量塊是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換。1.1傳感器的組成與分類(lèi)(2)轉(zhuǎn)換元件敏感元件輔助電路轉(zhuǎn)換元件被測(cè)非電量有用非電量有用電量基本轉(zhuǎn)換電路電量彈性體極板支架絕緣材料定極板動(dòng)極板被測(cè)非電量：外界壓力敏感元件：彈性體有用非電量：極板間距變化傳感元件：平行板電容器有用電量：電容量C大噸位電容式稱(chēng)重傳感器1.1傳感器的組成與分類(lèi)(2)轉(zhuǎn)換元件敏感元件輔助電路轉(zhuǎn)換元件被測(cè)非電量有用非電量有用電量基本轉(zhuǎn)換電路電量(3)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路是傳感器的主要組成環(huán)節(jié)：因?yàn)椴簧賯鞲衅饕谕ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換電路后才能輸出電信號(hào)，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成環(huán)節(jié)之一。

1.1傳感器的組成與分類(lèi)1.1.3傳感器的分類(lèi)按被測(cè)物理量分類(lèi)

熱量、比熱容、壓差、力、力矩…按工作原理分類(lèi)

基于物理、化學(xué)和生物原理

可分為電阻式、電感式、電容式、熱電式…按能量的關(guān)系分類(lèi)可分為有源傳感器和無(wú)源傳感器按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)可分為模擬傳感器和數(shù)字傳感器1.1傳感器的組成與分類(lèi)結(jié)構(gòu)型傳感器利用物理學(xué)中場(chǎng)的定律構(gòu)成的，包括動(dòng)力場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)定律，電磁場(chǎng)的電磁定律等。物理學(xué)中的定律一般是以方程式給出的。對(duì)于傳感器，這些方程式就是許多傳感器在工作時(shí)的數(shù)學(xué)模型。這類(lèi)傳感器的特點(diǎn)：傳感器的工作原理是以傳感器中元件相對(duì)位置變化引起場(chǎng)的變化為基礎(chǔ)，而不是以材料特性變化為基礎(chǔ)。

各種彈性敏感元件傳感器1.1傳感器的組成與分類(lèi)物性型傳感器利用物質(zhì)定律構(gòu)成的，如虎克定律、歐姆定律等。物質(zhì)定律是表示物質(zhì)某種客觀性質(zhì)的法則。這種法則，大多數(shù)是以物質(zhì)本身的常數(shù)形式給出。這些常數(shù)的大小，決定了傳感器的主要性能。物性型傳感器的性能隨材料的不同而異。如光電管，利用了物質(zhì)法則中的外光電效應(yīng)，特性與涂覆在電極上的材料有著密切的關(guān)系。又如所有半導(dǎo)體傳感器、所有利用各種環(huán)境變化而引起的金屬、半導(dǎo)體、陶瓷、合金等性能變化的傳感器，都屬于物性型傳感器。

半導(dǎo)體氣體傳感器1.1傳感器的組成與分類(lèi)能量控制型傳感器在信息變化過(guò)程中，傳感器將從被測(cè)對(duì)象獲取的信息能量用于調(diào)制或控制外部激勵(lì)源，使外部激勵(lì)源的部分能量載運(yùn)信息而形成輸出信號(hào)。這類(lèi)傳感器必須由外部提供激勵(lì)源，如電阻、電感、電容等電路參量傳感器都屬于這一類(lèi)傳感器。基于應(yīng)變電阻效應(yīng)、磁阻效應(yīng)、熱阻效應(yīng)、外光電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)等的傳感器也屬于此類(lèi)傳感器?；魻杺鞲衅?.1傳感器的組成與分類(lèi)能量轉(zhuǎn)換型傳感器能量轉(zhuǎn)換型傳感器，又稱(chēng)有源型或發(fā)生器型傳感器。傳感器將從被測(cè)對(duì)象獲取的信息能量直接轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)能量，主要由能量變換元件構(gòu)成，不需要外電源。如基于壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)等的傳感器都屬于此類(lèi)傳感器。光電傳感器1.1傳感器的組成與分類(lèi)傳感器特性：主要是指輸出與輸入之間的關(guān)系。傳感器輸出與輸入關(guān)系可用微分方程來(lái)描述。理論上，將微分方程中的一階及以上的微分項(xiàng)取為零時(shí)，即得到靜態(tài)特性。因此，傳感器的靜態(tài)特性只是動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)特例。動(dòng)態(tài)特性：當(dāng)輸入量隨時(shí)間較快地變化時(shí)，輸出與輸入之間關(guān)系稱(chēng)為動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性：當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時(shí)，輸出與輸入之間關(guān)系稱(chēng)為靜態(tài)特性?？熳冃盘?hào)

考慮輸出的動(dòng)態(tài)特性,即隨時(shí)間變化的特性；

慢變信號(hào)

研究靜態(tài)特性，即不隨時(shí)間變化的特性。1.2傳感器的一般特性

傳感器的靜態(tài)特性定義：被測(cè)量處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸入輸出關(guān)系。1．線性度傳感器的線性度是指?jìng)鞲衅鞯妮敵雠c輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度。輸出與輸入關(guān)系可分為線性特性和非線性特性。1.2.1傳感器的靜態(tài)特性傳感器的輸出輸入關(guān)系或多或少地存在非線性。在不考慮遲滯、蠕變、不穩(wěn)定性等因素的情況下，靜態(tài)特性數(shù)學(xué)模型可用下列多項(xiàng)式代數(shù)方程表示：式中 y—輸出量； x—輸入量； a0—零點(diǎn)輸出； a1—理論靈敏度； a2、a3、…、an—非線性項(xiàng)系數(shù)。各項(xiàng)系數(shù)不同，決定了特性曲線的具體形式。y=a0+a1x+a2x2+a3x3+…+anxn1.2.1傳感器的靜態(tài)特性實(shí)際使用中，為了標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理的方便，希望得到線性關(guān)系，因此引入了非線性補(bǔ)償電路或者計(jì)算機(jī)軟件法等補(bǔ)償環(huán)節(jié)。非線性的方次不高，輸入量變化范圍較小時(shí)，可用一條直線（切線或割線）近似地代表實(shí)際曲線的一段。使傳感器輸出—輸入特性線性化，所采用的直線稱(chēng)為擬合直線。1.2.1傳感器的靜態(tài)特性表示在非線性誤差不太大的情況下，總是采用直線擬合的辦法來(lái)線性化。采用直線擬合線性化時(shí)，輸出輸入的校正曲線與其擬合曲線之間的最大偏差，就稱(chēng)為非線性誤差或線性度。通常用相對(duì)誤差表示：

——最大非線性絕對(duì)誤差；

——滿(mǎn)量程輸出。FullScale1.2傳感器的一般特性

非線性偏差的大小是以一定的擬合直線為基準(zhǔn)直線而得出來(lái)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(diǎn)，應(yīng)是獲得最小的非線性誤差。另外，還應(yīng)考慮使用是否方便，計(jì)算是否簡(jiǎn)便。①理論擬合；②端點(diǎn)連線平移擬合；③端點(diǎn)連線擬合；④過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合；⑤最小二乘擬合；⑥最小包容擬合1.2.1傳感器的靜態(tài)特性理論擬合過(guò)零旋轉(zhuǎn)擬合端點(diǎn)連線擬合端點(diǎn)平移擬合幾種直線擬合方法1.2.1傳感器的靜態(tài)特性0yyixy=kx+bxI最小二乘擬合法最小二乘法擬合y=kx+b若實(shí)際校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)有n個(gè)，則第i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直線上響應(yīng)值之間的殘差為Δi=yi-(kxi+b)最小二乘法擬合直線的原理就是使為最小值，即對(duì)k和b一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，求出a和k的表達(dá)式。設(shè)擬合直線方程：1.2.1傳感器的靜態(tài)特性即得到k和b的表達(dá)式為系數(shù)k和b代入擬合直線方程，即可得到擬合直線，然后求出殘差的最大值Lmax即為非線性誤差。最小二乘法擬合1.2.1傳感器的靜態(tài)特性各種直線擬合方法的特點(diǎn)1.2.1傳感器的靜態(tài)特性因此，傳感器輸出曲線的斜率就是靈敏度。線性特性的傳感器，特性曲線的斜率處處相同，靈敏度k是一常數(shù)，與輸入量大小無(wú)關(guān)。K=Δy/Δx傳感器輸出的變化量Δy與引起該變化量的輸入變化量Δx之比即為靜態(tài)靈敏度，表達(dá)式為1.2.1傳感器的靜態(tài)特性2．靈敏度3．遲滯傳感器在正(輸入量增大)反(輸入量減小)行程期間其輸出-輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象稱(chēng)為遲滯，如下圖所示:遲滯特性1.2.1傳感器的靜態(tài)特性遲滯大小通常由實(shí)驗(yàn)確定。遲滯誤差可由下式計(jì)算：

式中：

——正反行程輸出值間的最大差值。1.2.1傳感器的靜態(tài)特性0yx⊿HmaxyFS遲滯特性

遲滯誤差的另一名稱(chēng)叫回程誤差?；爻陶`差常用絕對(duì)誤差表示。檢測(cè)回程誤差時(shí)，可選擇幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)。對(duì)應(yīng)于每一輸入信號(hào)，傳感器正行程及反行程中輸出信號(hào)差值的最大者即為回程誤差。

傳感器在正(輸入量增大)反（輸入量減小）行程中輸出輸入曲線不重合稱(chēng)為遲滯。遲滯特性一般是由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。遲滯誤差一般以滿(mǎn)量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示，即式中△Hmax—正反行程間輸出的最大差值。1.2.1傳感器的靜態(tài)特性4．重復(fù)性重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度，如圖所示:重復(fù)性1.2傳感器的一般特性△Rmax1正行程的最大重復(fù)性偏差△Rmax2反行程的最大重復(fù)性偏差yx0⊿Rmax2⊿Rmax1檢測(cè)時(shí)也可選取幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)，對(duì)應(yīng)每一點(diǎn)多次從同一方向趨近。重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎氚赐环较蜻B續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線不一致的程度。重復(fù)性誤差可用正反行程中最大偏差表示：獲得輸出值系列yi1，yi2，yi3，…，yin

，算出最大值與最小值之差或3σ作為重復(fù)性偏差ΔRi，在幾個(gè)ΔRi中取出最大值ΔRmax作為重復(fù)性誤差：yFS1.2.1傳感器的靜態(tài)特性1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律，即具有相同的時(shí)間函數(shù)。實(shí)際上除了具有理想的比例特性外，輸出信號(hào)將不會(huì)與輸入信號(hào)具有相同的時(shí)間函數(shù)，這種輸出與輸入間的差異就是所謂的動(dòng)態(tài)誤差。1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性以動(dòng)態(tài)測(cè)溫的問(wèn)題為例說(shuō)明傳感器動(dòng)態(tài)特性。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，都存在動(dòng)態(tài)測(cè)溫問(wèn)題，如圖所示:動(dòng)態(tài)測(cè)溫1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性常系數(shù)線性傳感器微分方程：1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)輸入：

脈沖輸入正弦輸入階躍輸入任意輸入1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性1.一階傳感器熱電偶、液注式溫度計(jì)等1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性微分方程：a1(dy/dt)+a0y(t)=b0x(t)τ—時(shí)間常數(shù)(τ=a1/a0)；K——靜態(tài)靈敏度(K=b0/a0)時(shí)間常數(shù)τ越小，系統(tǒng)的頻率特性越好1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性一階傳感器的單位階躍響應(yīng)1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性2.二階傳感器加速度計(jì)

CD式測(cè)速傳感器YD式測(cè)速傳感器1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性二階傳感器微分方程：ω0—固有角頻率

ω0=2π/τξ—阻尼比

K—靜態(tài)靈敏度 K=b0/a01.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性二階傳感器的單位階躍響應(yīng)1.2.2傳感器的動(dòng)態(tài)特性1.3傳感器的標(biāo)定 傳感器的標(biāo)定是通過(guò)試驗(yàn)建立傳感器輸入量與輸出量之間的關(guān)系。同時(shí)確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系。傳感器的標(biāo)定工作可分為如下兩方面：新研制的傳感器需進(jìn)行全面技術(shù)性能的檢定，用檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行量值傳遞；經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的儲(chǔ)存或使用后對(duì)傳感器的復(fù)測(cè)工作。傳感器的標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定。靜態(tài)標(biāo)定目的是確定傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)標(biāo)定目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如固有頻率和阻尼比等。1.3傳感器的標(biāo)定1.3.1傳感器的靜態(tài)特性標(biāo)定1．靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件沒(méi)有