电子设计与实践
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1.1.7 传感器

传感器(sensor)是将感受的物理量、化学量等信息,按一定规律转换成便于测量和传输的信号装置;也被称为变换器、检测器或探测器等。

传感器是信息采集系统的首要元件,是实现现代化测量和自动控制的重要环节。传感器主要用于测量和控制系统,它的性能好坏直接影响系统的性能。如果传感器不能灵敏地感受被测量,或者不能把感受到的被测量精确地转换成电信号,其他仪表和装置的精确度再高也无意义。

1.传感器的组成

传感器通常由敏感元件、转换元件、信号调节电路和辅助部件组成。传感器通过敏感元件直接感受及检测出被测对象的待测信息,再由转换元件将检测出的信息转换成电信号,然后再由信号调节电路将转换元件输出的电信号转换为便于传输、显示、记录、处理和控制的有用电信号。

2.传感器的分类

传感器的分类方法很多,可以按工作原理分类,按物理现象分类,按能量关系分类,也可按输出信号分类。但从使用出发,一般按传感器的输入信号分类。按传感器的输入信号分类,传感器可分为力学量测量、热学量测量、声学量测量、光学量测量、磁学量测量、电学量测量、化学量测量、生物量测量等。其中,常见的传感器有:电阻应变式力传感器、压电式测力传感器、应变式加速度传感器、压电式加速度传感器、热电式传感器、集成温度传感器、液晶温度传感器、气体敏感传感器等,它们在不同的场合得到了应用。

3.传感器的基本特性

传感器的基本特性是指传感器的输出-输入关系特性,包括静态特性和动态特性。而所谓静态特性是指在稳态信号(即信号不随时间的变化而变化)的作用下,传感器的输出-输入关系特性。衡量传感器静态特性的重要指标是线性度、灵敏度、重复性和迟滞。静态特性好的传感器,其输出量和输入量之间的非线性误差小,测量精度高;传感器的灵敏度高,并且在全量程范围内恒定,输出-输入特性曲线一致性程度高;输出和输入之间的时延小。所谓动态特性是指传感器对动态输入信号(激励)的响应特性。动态特性好的传感器,其输出量和输入量有非常相似的时间函数,动态差异小。