第3章　传感器及电路设计

3.1　传感器基础——从汽车传感器开始

传感器是人类通过仪器探知自然界的触角，它的作用与人的感官相类似。如果将计算机视为识别和处理信息的“大脑”，将通信系统比作传递信息的“神经系统”，将执行器比作人的肌体的话，那么传感器就相当于人的五官。

传感器包含两个必不可少的概念：一是检测信号；二是能把检测的信息变换成一种与被测量有确定函数关系，而且便于传输和处理的量。例如，传声器（话筒）就是这种传感器，它感受声音的强弱并将其转换成相应的电信号；又如，电感式位移传感器能感受位移量的变化，并把它转换成相应的电信号。传感器作用如图3-1所示。传感器的组成如图3-2所示。

图3-1　传感器作用

图3-2　传感器的组成

（1）传感器的静态特性　静态特性是指输入的被测量不随时间变化或随时间缓慢变化时表现的特性。表征传感器静态特性的主要参数有线性度、灵敏度、分辨力和迟滞、重复性。

传感器有如下基本特性。

（2）传感器的灵敏度　灵敏度是指传感器在稳态下的输出变化量DX与输入变化量DY之比，用S来表示。

（3）传感器的分辨力　分辨力是指传感器在规定测量的范围内能检出被测的量的最小变化量的能力。当被测的量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应；只有当输入量的变化超过了分辨力的量值时，输出才有可能准确表现出来，因而，传感器就存在分辨力的问题。

分辨力越小，表明传感器检测非电量的能力越强，分辨力的高低从某个侧面反映了传感器的精度。

（4）传感器迟滞　迟滞反映传感器正向特性与反向特性不一致的程度。产生这种现象的原因是传感器的机械部分不可避免地存在间隙、摩擦及松动。

（5）传感器的动态特性　传感器要检测的输入信号是随时间而变化的。传感器应能跟踪输入信号的变化，这样才能获得正确的输出信号；如果输入信号变化太快，传感器就可能跟踪不上，这种跟踪输入信号的特性就是传感器的响应特性，即动态特性。表征传感器动态特性的主要参数有响应速度、频率响应。

（6）传感器响应速度　响应速度是反映传感器动态特性的一项重要参数，是传感器在阶跃信号作用下的输出特性。它主要包括上升时间、峰值时间及响应时间等，反映了传感器的稳定输出信号（在规定误差范围内）随输入信号变化的快慢。