傳感器的分類及特性以及選擇

1、、傳感器的定義國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：能感受規(guī)定的被測量并按照 一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置， 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件 組成”傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測 感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸 出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是 實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。二、傳感器的分類目前對傳感器尚無一個統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：1、按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣 體成份等傳感器2、按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、 光電、光

2、柵、熱電偶等傳感器。3、 按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關量（“ 1和"0 或 開”和 關”）的開關型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。三、傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號， 傳感器的輸出量與輸入量之 間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們 之間的關系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程， 或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線 來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力 和遲滯等。四、傳感器的動態(tài)特性所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的

3、輸出的特性。在實際工 作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這 是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦 信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。五、傳感器的線性度通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工 作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，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）就是這個近似程度的一個性能指 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

4、相連的理論直 線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直 線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。六、傳感器的靈敏度靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化 y對輸入量變化的 比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。 如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性 關系，則靈敏度S是一個常數(shù)。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，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV ,則其靈敏度應表示為 200mV/mm。當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍

5、愈窄， 穩(wěn)定性也往往愈差。七、傳感器的分辨力分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數(shù)值 時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不 出來的。只有當輸入量的變化超過分辨力時，其輸出才會發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的 指標。上述指標若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。八、電阻式傳感器電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等 這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應

6、變式、壓阻 式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。九、電阻應變式傳感器傳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(chǎn)生機械 形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半 導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片 具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優(yōu)點。十、壓阻式傳感器壓阻式傳感器是根據(jù)半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經(jīng) 擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在 基片內(nèi)接成電橋形式。當基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將 發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應的不平衡輸出。用作壓阻式傳感器的基片

7、（或稱膜片）材料主要為硅片和錯片，硅片為 敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應用最為普遍十一、熱電阻傳感器熱電阻傳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 度及與溫度有關的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感 器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電 阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點 用于測量-200C+500C范圍內(nèi)的溫度。十二、傳感器的遲滯特性遲滯特性表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減?。┬谐?間輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之

8、間的最大差 值AMAX與滿量程輸出FS的百分比表示。遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。6我們在提供解決方案的時候，選擇合適的產(chǎn)品是很重要的一個環(huán)節(jié)， 就 傳感器而言，種類就有很多，一旦選的不好，就會給后期工作帶來很多 的麻煩，下面總結(jié)幾種選擇傳感器的簡單方法 .1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型要進行一個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器MC2838-T12-2，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感 器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一 些具體問題：量程的大小；被測位

9、置對傳感器體積的要求；測量方式為 接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量在考慮上 述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標。2、靈敏度的選擇通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因 為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利 于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度3、頻率響應特性傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有 一定延遲，希 望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應高，

10、可測的信號頻率 LTCK004CG范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性 較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測量中，應根 據(jù)信號的特點（穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等）響應特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。4、線性范圍傳感器TP001C的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上 講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程 越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類 確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實際上，任何傳感器都不能 保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時， 在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線

11、性的，這會 給測量帶來極大的方便。5、穩(wěn)定性傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影 響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán) 境適應能力。在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具 體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧瑴p小環(huán)境的影響。 傳感器的穩(wěn)定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標 定，以確定傳感器KBJ204的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長 期使用而又不能輕易更換或標定的場合， 所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更 嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。6、精度精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統(tǒng)測 量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器TL431-ACD的精度越高，其價格越昂貴, 因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選 得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較