第二章第二章传感器技术基础国家标准（GB7665-87）中传感器的定义：辅助电源辅助电源（1）敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。实际上，有些传感器很简单，有些则较复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路。例如：压电式加速度传感器，质量块是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器，转换元件不只一个，要经过若干次转换。敏感元件敏感元件国标GB/T14479-93规定传感器图用图形符号表示方法：1、按工作机理：物理型、化学型、生物型等结构型传感器利用物理学中场的定律构成的，包括动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。物理学中的定律一般是以方程式给出的。对于传感器，这些方程式就是许多传感器在工作时的数学模型。这类传感器的特点：传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。物性型传感器利用物质定律构成的，如虎克定律、欧姆定律等。物质定律是表示物质某种客观性质的法则。这种法则，大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。物性型传感器的性能随材料的不同而异。如光电管，利用了物质法则中的外光电效应，特性与涂覆在电极上的材料有着密切的关系。又如所有半导体传感器、所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金等性能变化的传感器，都属于物性型传感器。能量控制型传感器在信息变化过程中，传感器将从被测对象获取的信息能量用于调制或控制外部激励源，使外部激励源的部分能量载运信息而形成输出信号。这类传感器必须由外部提供激励源，如电阻、电感、电容等电路参量传感器都属于这一类传感器。基于应变电阻效应、磁阻效应、热阻效应、外光电效应、霍尔效应等的传感器也属于此类传感器。能量转换型传感器能量转换型传感器，又称有源型或发生器型传感器。传感器将从被测对象获取的信息能量直接转换成输出信号能量，主要由能量变换元件构成，不需要外电源。如基于压电效应、热电效应、内光电效应等的传感器都属于此类传感器。按照物理原理分类：★电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；★磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；★压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；★光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；★气电式传感器：电位器式、应变式；五、传感器的物理定律五、传感器的物理定律第二章传感器技术基础传感器特性：主要是指输出与输入之间的关系。实际上传感器的静态特性要包括非线性和随机性等因素，如果把这些因素都引入微分方程，将使问题复杂化。为讨论问题简便，一般分开考虑静态特性和动态特性。静态特性曲线可实际测量。在测得特性曲线之后，可以说问题已经解决。但是为了标定和数据处理的方便，希望是线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行线性化处理。一般来说，这些办法都比较复杂。一、传感器的静态特性1、线性度a)理论拟合b)过零旋转拟合c)端点连线拟合d)端点连线平移拟合0即得到k和b的表达式为各种直线拟合方法的特点0△Rmax1正行程的最大重复性偏差△Rmax2反行程的最大重复性偏差γs=(Δk/k)×100%分辨力用绝对值表示，用与满量程的百分数表示时称为分辨率。在传感器输入零点附近的分辨力称为阈值。测试时先将传感器输出调至零点或某一特定点，相隔4h、8h或一定的工作次数后，再读出输出值，前后两次输出值之差即为稳定性误差。既可用相对误差表示，也可用绝对误差表示。测试时先将传感器置于一定温度(如20℃)，将其输出调至零点或某一特定点，使温度上升或下降一定的度数(如5℃或10℃)，再读出输出值，前后两次输出值之差即为温度稳定性误差。与精确度有关指标：精密度、准确度和精确度(精度)精密度与准确度两者的总和，精确度高表示精密度和准确度都比较高。实际的常以测量误差的相对值表示。描述传感器输入–输出关系（基本特性）的方法：二、传感器的动态特性被测量随时间变化的形式可能是各种各样的，只要输入量是时间的函数，则其输出量也将是时间的函数。研究动态特性常根据标准输入特性来考虑传感器的响应特性。分析传感器动态特性，也需要建立数学模型。描述传感器动态特性的一般微分方程：线性定常系统（特性不随时间改变的线性系统），数学模型为高阶常系数线性微分方程，即实际应用时改写为第二式，k—传感器的静态灵敏度或放大系数，ξ—传感器的阻尼系数，ωn—固有频率。定义：在线性或线性化定常系统中，动态特性的传递函数是指初始条件为0时，系统输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变换之比。输出量：响应函数；输入量：激励函数。（5）多环节串联、并联的传感器系统。n个环节串联：二、传感器的动态