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第二章传感器的基本知识

传感器的概念作用结构类型分类DCAB一、传感器的基本概念

广义：01传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。04传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。02狭义：031.传感器的概念

2．传感器的作用l）信息的收集2）信息数据的转换3）控制信息的采集

传感器的结构类型有4种3.传感器的结构类型任务：①将被测量——转换——为特定的非电量（如应变、位移等）；将非电量——转换——为电参数（电阻、电感、电容、电势等）；将电参数——变换——为电量（电压或电流）。构成：①敏感元件——完成任务①；转换元件——完成任务②；测量电路——完成任务③。

①A型结构的传感器敏感元件这种传感器的敏感元件、转换元件和测量电路是合一的，把感应到的外界非电量的变化直接转换成电量（电荷、电势）输出。如：热电偶、磁电式传感器、光电池和压电式传感器，其转换元件多是有源元件，被称为电量传感器。被测量电量

B型结构的传感器敏感元件+测量电路电量被测量这些传感器的敏感元件和转换元件是同一元件。如：热敏电阻式传感器、电容式传感器、感应同步器、角度编码器等。

③C型结构的传感器敏感元件+转换元件+测量电路这种传感器有电阻应变式传感器、电位器传感器、电感式传感器、压磁式传感器。B型和C型也被称为电参数传感器。电量被测量

④D型结构的传感器正向传感器负向传感器将两个传感器构造成一个测量正增益变化（+△X），一个测量负增益变化（-△X），它们的输出（+△y和-△y）经差动电路处理后再输出,这就是D型结构的传感器，也称为差动结构型传感器。差动电路被测量电量+△X-△X+△y-△y

线圈：直接感应衔铁的移动并将其转换成电参数（感抗）输出——它是敏感元件与转换元件合一的敏感元件。变压器电桥：将电参数转换成电量——它是转换元件。线圈1、线圈2构成两个B型传感器，当衔铁移动时一个线圈的电感增大，另一个线圈的电感减小,变压器电桥将两差动变化的感抗变换成电压输出。

按被测物理量性质（输入量）分类01如位移传感器、速度传感器、负荷传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器……02——适合于根据被测量选择相对应的传感器。033.传感器的分类（三种方法--1）

按工作原理（转换原理）分类如电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、磁电式传感器、压电传感器……——能够从基本原理上归纳传感器的共性和特性。0102033.传感器的分类（三种方法--2）

按能量的传递方式分类将非电量转换成电量的转换元件均可分为两类1——有源元件和无源元件。23.传感器的分类（三种方法--3）

二、测量误差1误差:绝对误差；相对误差1）绝对误差:x—实际值，测量得到的结果；A0—真值，被测量本身所具有的真正值。示值误差:A—标准测量装置所测得值或无限次测量结果的算术平均值。

测量值xAB测量值x真值A误差ΔxA与B两个测量结果哪个更准确？误差Δx

2）相对误差:实际相对误差：示值相对误差：满度（引用）相对误差：xm—测量装置的满量程。用相对误差来说明测量的质量——谁测量的更准确。

说明测量质量的三个术语：精密度、准确度、精确度。有精密度，无准确度。有准确度，无精密度。有准确度，也有精密度——有精确度。

根据测量数据中的误差所呈现的规律,将误差分为三种,即系统误差、随机误差和粗大误差。这种分类方法便于测量数据处理。01系统误差对同一被测量进行多次重复测量时,如果误差按照一定的规律出现,则把这种误差称为系统误差。例如,标准量值的不准确及仪表刻度的不准确而引起的误差。02随机误差对同一被测量进行多次重复测量时,绝对值和符号不可预知地随机变化,但就误差的总体而言,具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。033．误差的性质

No.1引起随机误差的原因是很多难以掌握或暂时未能掌握的微小因素,一般无法控制。对于随机误差不能用简单的修正值来修正,只能用概率和数理统计的方法去计算它出现的可能性的大小。No.2粗大误差明显偏离测量结果的误差称为粗大误差,又称疏忽误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。对于粗大误差,首先应设法判断是否存在,然后将其剔除。

三、传感器的静态特性和动态特性1.静态特性（1）灵敏度与S／N（信噪比）灵敏度：信噪比：传感器输出信号中的信号分量与噪声分量的平方平均值之比。

（2）线性度线性关系：输入与输出量之间为线性比例关系。当传感器的灵敏度为常数时，输出—输入关系为：式中