傳感器的基本知識

 一、傳(chuan) 感器的定義(yi)
　　
　　國家標準GB7665-87對傳(chuan) 感器下的定義(yi) 是：“能感受規定的被測量並按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳(chuan) 感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，並能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為(wei) 電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳(chuan) 輸、處理、存儲(chu) 、顯示、記錄和控製等要求。它是實現自動檢測和自動控製的首要環節。

　　二、傳(chuan) 感器的分類
　　
　　目前對傳(chuan) 感器尚無一個(ge) 統一的分類方法，但比較常用的有如下三種：
　　１、按傳(chuan) 感器的物理量分類，可分為(wei) 位移、力、速度、溫度、流量、氣體(ti) 成份等傳(chuan) 感器
　　２、按傳(chuan) 感器工作原理分類，可分為(wei) 電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳(chuan) 感器。
　　３、按傳(chuan) 感器輸出信號的性質分類，可分為(wei) ：輸出為(wei) 開關(guan) 量（“１”和"０”或“開”和“關(guan) ”）的開關(guan) 型傳(chuan) 感器；輸出為(wei) 模擬型傳(chuan) 感器；輸出為(wei) 脈衝(chong) 或代碼的數字型傳(chuan) 感器。

　　三、傳(chuan) 感器的靜態特性
　　
　　傳(chuan) 感器的靜態特性是指對靜態的輸入信號，傳(chuan) 感器的輸出量與(yu) 輸入量之間所具有相互關(guan) 係。因為(wei) 這時輸入量和輸出量都和時間無關(guan) ，所以它們(men) 之間的關(guan) 係，即傳(chuan) 感器的靜態特性可用一個(ge) 不含時間變量的代數方程，或以輸入量作橫坐標，把與(yu) 其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳(chuan) 感器靜態特性的主要參數有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。

　　四、傳(chuan) 感器的動態特性
　　
　　所謂動態特性，是指傳(chuan) 感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳(chuan) 感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為(wei) 傳(chuan) 感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，並且它對標準輸入信號的響應與(yu) 它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關(guan) 係，往往知道了前者就能推定後者。zui常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩(liang) 種，所以傳(chuan) 感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。

　　五、傳(chuan) 感器的線性度
　　
　　通常情況下，傳(chuan) 感器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為(wei) 使儀(yi) 表具有均勻刻度的讀數，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(ge) 近似程度的一個(ge) 性能指標。
　　擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為(wei) 擬合直線；或將與(yu) 特性曲線上各點偏差的平方和為(wei) zui小的理論直線作為(wei) 擬合直線，此擬合直線稱為(wei) zui小二乘法擬合直線。

　　六、傳(chuan) 感器的靈敏度
　　
　　靈敏度是指傳(chuan) 感器在穩態工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。

　　它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳(chuan) 感器的輸出和輸入之間顯線性關(guan) 係，則靈敏度S是一個(ge) 常數。否則，它將隨輸入量的變化而變化。
　　靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳(chuan) 感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為(wei) 200mV，則其靈敏度應表示為(wei) 200mV/mm。
　　當傳(chuan) 感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為(wei) 放大倍數。
　　提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量範圍愈窄，穩定性也往往愈差。

　　七、傳(chuan) 感器的分辨力
　　
　　分辨力是指傳(chuan) 感器可能感受到的被測量的zui小變化的能力。也就是說，如果輸入量從(cong) 某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數值時，傳(chuan) 感器的輸出不會(hui) 發生變化，即傳(chuan) 感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。隻有當輸入量的變化超過分辨力時，其輸出才會(hui) 發生變化。
　　通常傳(chuan) 感器在滿量程範圍內(nei) 各點的分辨力並不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chan) 生階躍變化的輸入量中的zui大變化值作為(wei) 衡量分辨力的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示，則稱為(wei) 分辨率。

　　八、電阻式傳(chuan) 感器

　　電阻式傳(chuan) 感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳(chuan) 感器件。

　　九、電阻應變式傳(chuan) 感器

　　傳(chuan) 感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產(chan) 生機械形變，從(cong) 而使電阻值隨之發生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體(ti) 兩(liang) 類，金屬應變片有金屬絲(si) 式、箔式、薄膜式之分。半導體(ti) 應變片具有靈敏度高（通常是絲(si) 式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優(you) 點。

　　十、壓阻式傳(chuan) 感器

　　壓阻式傳(chuan) 感器是根據半導體(ti) 材料的壓阻效應在半導體(ti) 材料的基片上經擴散電阻而製成的器件。其基片可直接作為(wei) 測量傳(chuan) 感元件，擴散電阻在基片內(nei) 接成電橋形式。當基片受到外力作用而產(chan) 生形變時，各電阻值將發生變化，電橋就會(hui) 產(chan) 生相應的不平衡輸出。

　　用作壓阻式傳(chuan) 感器的基片（或稱膜片）材料主要為(wei) 矽片和鍺片，矽片為(wei) 敏感 材料而製成的矽壓阻傳(chuan) 感器越來越受到人們(men) 的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態壓阻式傳(chuan) 感器應用zui為(wei) 普遍。

　　十一、熱電阻傳(chuan) 感器

　　熱電阻傳(chuan) 感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與(yu) 溫度有關(guan) 的參數。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳(chuan) 感器比較適用。目前較為(wei) 廣泛的熱電阻材料為(wei) 鉑、銅、鎳等，它們(men) 具有電阻溫度係數大、線性好、性能穩定、使用溫度範圍寬、加工容易等特點。用於(yu) 測量-200℃～+500℃範圍內(nei) 的溫度。

　　十二、傳(chuan) 感器的遲滯特性
　　
　　遲滯特性表征傳(chuan) 感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減小）行程間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩(liang) 條曲線之間的zui大差值△MAX與(yu) 滿量程輸出F•S的百分比表示