传感器基本概念

小编 2026-06-25 阅读:1187 评论:0
1、传感器的定义和组成 其主要特征是能将感知和检测某一形态的信息,并将其转换为另一形态的信息。因此,传感器是指那些对被测对象的某一确定信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成...

1、传感器的定义和组成
其主要特征是能将感知和检测某一形态的信息,并将其转换为另一形态的信息。因此,传感器是指那些对被测对象的某一确定信息具有感受(或响应)与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。

2、静态模型
静态模型是指在静态信号情况下,描述传感器输出与输入量间的一种函数关系。若果不考虑蠕动效应和迟滞效应,传感器的静态模型一般可以用多项式来表示。

3、动态模型
动态模型是指传感器在准动态信号或动态信号作用下描述其输出和输入信号的一种数学关系。动态模型通常用微分方程和传递函数等来描述。

4、传感器基本特性
静态特性:
1)线性度
输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又称为非线性误差。
2)灵敏度
稳态下输出增量与输入增量的比值。
3)重复性
重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时,所得其输出特性曲线不一致性的程度。
4)迟滞现象
迟滞特性能表明传感器在正向行程和反向行程期间,输出-输入特性曲线不重合的程度。
5)分辨率
在规定测量范围内所能检测输入量的最小变化量。
6)稳定性
稳定性由短期稳定性和长期稳定性之分。
7)漂移
传感器的漂移是指在外界的干扰下,输出量发生于输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。
零点漂移又分为时间漂移和温度漂移。

5、电阻式传感器
电阻式传感器是将非电量的变化量。转换成与之有一定关系的电阻值的变化,通过对电阻值的测量达到对上述非电量测量的目的。

6、应变式电阻传感器
1)应变效应
导体或半导体材料在受到外界力作用时,产生机械变形,机械变形导致其阻值变化,这种因形变使其阻值发生变化的现象称为“应变效应”。

7、互感式传感器
测量电路
差动变压器输出的是交流电压,若用交流模拟数字电压表测量,只能反映铁芯位移的大小,不能反映移动方向。另外,其测量必定含有零点残余电压。为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的,其实际测量时,常常采用差动整流电路和相敏检波电路。

8、温敏二极管
随着半导体技术和测温技术的发展,人们发现在一定的电流模式下,pn结的正向电压与温度指之间具有很好的线性关系。例如砷化镓和硅温敏二极管在1~400K范围的温度表现为良好的线性。

9、温敏三极管
经研究证明晶体管发射结上的正向电压随温度上升而近似性下降,这种特性与二极管十分相似,但晶体管表现出比二极管更好的线性和互换性。

10、压电式与压磁式传感器
压电式与压磁式传感器均是由外界力作用而引起电参量和磁参量的变化而设计的一种传感器。

11、压电效应
当某些物质沿其某一方向被施加压力或拉力时,会产生形变,此时这种材料的两个表面产生符号相反的电荷;当外力去掉后,它又重新回到不带电状态,这种现象称为压电效应。

12、压电传感器等效电路和测量电路
由于外力作用而使压电材料上产生电荷,该电荷只有在无泄漏的情况下才会长期保存,因此需要测量电路具有无限大的输入阻抗,而实际这是不可能的,所以压电传感器不宜做静态测量,只能在其上加交变力,电荷才能不断得到补充,可以供给测量电路一定的电流,故压电传感器只宜作动态测量。

13、压电传感器测量电路
为了保证压电传感器的测量误差小到一定程度,则要求负载电阻R要大到一定数值,才能使晶体片上的漏电流相应变小,因此,在压电传感器输出端要接入一个输入阻抗很高的前置放大器,然后,再接入一个一般的放大器。其目的是:一是放大器输出微弱信号;二是将它的高阻抗输出变换为低阻抗输出。

14、外光电效应
在光线作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫做光电子。

15、内光电效应
当光照射在物体上,使物体的电阻率发生变化,或产生光生电动势的效应叫做光电效应。

16、光电导效应
在光线作用下,电子吸收光子能量从键和状态过渡到自由状态,而引起材料电导率的变化,这种现象光电导效应。

17、暗电阻、亮电阻与光电流
光敏电阻在未受到光照射时的电阻称为暗电阻,此时流过的电流称为暗电流。在受到光照射时的电阻称为亮电阻,此时的电流称为亮电流。亮电流和暗电流之差称为光电流。

18、气敏传感器
是用来测量气体的类别、浓度和成分的传感器。气敏传感器通常由气敏元件、加热器和封装体等三部分组成。

19、温敏传感器
湿度是指大气中的水蒸气含量。通常采用绝对湿度和相对湿度两种方法表示。相对湿度指被测气体中的水蒸气压和该气体在相同温度下饱和水蒸气压的百分比,一般用符号%RH表示。

20、红外辐射特点
红外光的最大特点就是具有光热效应,能辐射热量,他是光谱中最大光热效应区。红外光处在光谱中可见光之外,他是一种不可见光。

21、超声波传感器
利用超声波在超声场中的物理特性和种种效应而研制的装置可称为超声波换能器、探测器或传感器。超声波传感器可以是超声波发射装置,也可以既能发射又能接收发射超声波回波的装置。

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