傳感器原理與應(yīng)用技術(shù)劉愛華第二概述

同學(xué)們好！課程概述傳感器基礎(chǔ)知識應(yīng)變式傳感器電容式傳感器電感式傳感器壓電式傳感器熱電式傳感器磁敏式傳感器光電式傳感器其他傳感器傳感器與微機(jī)接口技術(shù)主要內(nèi)容教學(xué)基本要求學(xué)會傳感器的基礎(chǔ)知識。掌握各類傳感器的基本特性和工作原理、典型測量電路。了解各類傳感器的典型應(yīng)用。第1章

傳感器的基本概念1.1學(xué)習(xí)傳感器的重要性1.2

傳感器的組成與分類1.3傳感器的數(shù)學(xué)模型概述1.4傳感器的基本特性1.5傳感器的標(biāo)定與校準(zhǔn)1.1學(xué)習(xí)傳感器的重要性傳感器處于研究對象與測試系統(tǒng)的接口位置,即檢測與控制系統(tǒng)之首。因此，傳感器成為感知、獲取與檢測信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動化生產(chǎn)過程要獲取的信息，都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號。所以，80年代以來，世界各國都將傳感器技術(shù)列為重點發(fā)展的高技術(shù)，倍受重視。傳感器技術(shù)是材料學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、精密機(jī)械、仿生學(xué)、測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、乃至系統(tǒng)科學(xué)、人工智能、自動化技術(shù)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合性高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)械、電力、能源、交通、冶金、石油、建筑、郵電、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、材料、災(zāi)害預(yù)測預(yù)防、農(nóng)林漁業(yè)、食品、煙酒制造、汽車、艦船、機(jī)器人、家電、公共安全等領(lǐng)域。

傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息科學(xué)技術(shù)的三大支柱。

21世紀(jì)是人類全面進(jìn)入信息電子化的時代，隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，使得人們需要獲得的自然信息的種類日益增加，需要信息傳遞的速度加快，信息處理能力增強(qiáng)，因此要求與此相對應(yīng)的信息獲取技術(shù)即傳感技術(shù)必須跟上信息化發(fā)展的需要。傳感器的主要應(yīng)用信息處理電信電話科技測試設(shè)備控制交通控制輸電系統(tǒng)機(jī)床機(jī)器人家用電器照相機(jī)汽車飛機(jī)船舶氣象海洋環(huán)境污染醫(yī)療防火光能利用熱能利用土木建筑農(nóng)林機(jī)械能利用貨幣金融食品111551101034736598161277834313147111707693612621242014需要量在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立24小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。1、自動檢測與自動控制系統(tǒng)在汽車、機(jī)床、電機(jī)、發(fā)動機(jī)等產(chǎn)品出廠時，必須對其性能質(zhì)量檢測。圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。汽車扭距測量機(jī)床加工精度測量2、汽車與傳感器汽車需要用傳感器對溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、電磁、光電、振動等進(jìn)行實時準(zhǔn)確的測量，一般需要幾十種傳感器。3、傳類感器茂與家崗用電竭器自動餃電飯翅鍋、沃吸塵紐奉器、夫空調(diào)飯器、調(diào)電子杏熱水園器、癥風(fēng)干范器、難電熨墓斗、吧電風(fēng)柳扇、屑洗衣譜機(jī)、信洗碗脾機(jī)、疏照相滾機(jī)、知電冰漂箱、騾電視繁機(jī)、惠錄像摧機(jī)、策家庭默影院全自動洗衣機(jī)中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度)液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測)。指紋傳感器透光率傳感器溫濕度傳感器溫度傳感器鼠標(biāo):光電位移傳感器攝象頭:CCD傳感器聲位筆:超聲波傳感器麥克風(fēng):電容傳聲器聲卡:A/D卡+D/A卡軟驅(qū):速度,位置伺服PC機(jī)中爆的測超試技徹術(shù)應(yīng)奸用樓宇訪控制碌與安寶全防令護(hù)為使啞建筑學(xué)物成托為安閑全、偉健康狗、舒畫適、冶溫馨星的生植活、殃工作估環(huán)境介，并雞能保粗證系房誠統(tǒng)運(yùn)掛行的第經(jīng)濟(jì)本性和泉管理織的智欲能化東。在洲樓宇惕中應(yīng)挽用了押許多寸測試蕉技術(shù)剖，如偉闖入濾監(jiān)測熔、空扒氣監(jiān)踩測、確溫度抹監(jiān)測守、電手梯運(yùn)虹行狀北況。圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。煙霧傳感器亮度傳感器人體探測器機(jī)械猛手、漲機(jī)器柱人中淺的傳望感器轉(zhuǎn)動/移動央位置演傳感擇器、劃力傳侵感器和、視原覺傳殼感器宇、聽接覺傳邪感器潛、接錫近距挽離傳基感器智、觸育覺傳垮感器聾、熱剃覺傳屈感器浪、嗅圍覺傳搏感器夜。4、傳恰感器銀在機(jī)跪器人葬上的箱應(yīng)用機(jī)器瘋狗機(jī)器私人服豪務(wù)員AG禁V自動郵送貨役車超聲巴波測還距傳屠感器飄、判孩斷建像筑物吼內(nèi)人恐和物輕所在璃位置錯；紅救外線快色彩螞傳感馳器運(yùn)主動軌擾跡和AG億V小車攜位置末識別赴；條犬形碼拋傳感嚼器，州貨品濕識別旁。香港理工AGV模型5、傳稅感器耳在生殘物醫(yī)際學(xué)上攤的應(yīng)筋用對人率體的廉健康榮狀況爪進(jìn)行診斷用需要榜進(jìn)行彎多種嘉生理參數(shù)平的測桿量。國內(nèi)認(rèn)已經(jīng)貸成功獻(xiàn)地開發(fā)出椒了用么于測范量近國紅外組織康血氧經(jīng)參數(shù)檔的檢釘測儀器。邁人類增基因墨組計尊劃的炸研究味也大傾大促縮慧進(jìn)了尼對酶陳、免鋸疫、分微生介物、宣細(xì)胞損、DN丟A、RN芒A、蛋介白質(zhì)棉、嗅將覺、蓬味覺壇和體喜液組錢份以壺及血釀氣、帥血壓粥、血場流量演、脈掛搏等蘿傳感建器的樓研究衣。醫(yī)學(xué)手環(huán)卻產(chǎn)品Gr寇an暢dB奶an言d小米迫手環(huán)產(chǎn)品功能上市時間Nike運(yùn)動健身，支持活動類型追蹤，時間顯示，藍(lán)牙4.0，僅支持IOS。2013年11月三星運(yùn)動監(jiān)測，接收任何手機(jī)的通知信息，心率檢測，2014年04月LG運(yùn)動監(jiān)測，心率檢測，顯示手機(jī)通知信息，來電提醒，高度計。2014年06月華為運(yùn)監(jiān)測測、睡眠監(jiān)測、藍(lán)牙耳機(jī)、收聽音樂、來電顯示、語音播報、藍(lán)牙通話、時間顯示。2014年06月中興運(yùn)動監(jiān)測、睡眠監(jiān)測和智能鬧鐘、來電提醒2014年07月小米運(yùn)動監(jiān)測，睡眠監(jiān)測，免密解鎖手機(jī)，電子ID。2014年07月Fu薦el怪B診an捧d附SEGe鋤ar倦F左itLi行fe巨b荷an遇dTa適lk渡B徑an論d市售鐵智能提手環(huán)慰產(chǎn)品撤還有撞：微軟Fi窗tb珍it支F輕le促xMi惹sf僑itUP勒24SO辨NYbo殊ng頌2OP販POTC模L暢玩咕咚職手環(huán)vi薄vo料fi角t36齒0兒童鹽衛(wèi)士運(yùn)動傷監(jiān)測益、睡傻眠監(jiān)僻測、怖健康林監(jiān)測間、智鋒能提洞醒、娃安全減定位暢、手機(jī)課伴侶財、社茅交、淚運(yùn)動惕數(shù)據(jù)邀云儲都存、沃時間甩顯示啄、電圈子ID…麥克電風(fēng)、3軸加馬速計封、陀呈螺儀灘、光揉線感榜應(yīng)器扶、體院溫計相、紫框外線婚傳感按器，君電容耕傳感氏器、王光學(xué)服心率炒計、GP病S、可占測量畫緊張鵲程度問的皮卡膚電責(zé)反應(yīng)遭探測撥器以屋及新馳增加斧的氣巧壓計光纖流速傳感器熒光材料制作的電子鼻傳感器生物酶血樣分析傳感器熱/光電量6、傳腐感器弱與航來空及筐航天飛行器：控制在預(yù)定軌道上速度、加速度、飛行距離測量周圍環(huán)境、內(nèi)部設(shè)備監(jiān)控、本身狀態(tài)陀螺棗儀、北陽光桿傳感竿器、策星光臥傳感鈔器、踐地磁價傳感鋸器航天7、傳奔感器所與環(huán)酸境保顫護(hù)保護(hù)帆環(huán)境攤和生滲態(tài)平殊衡，委實現(xiàn)販可持磨續(xù)發(fā)柿展，掘必須激進(jìn)行遮大氣穗監(jiān)測呼和江首河湖安海水跟質(zhì)檢慨測，詳需要弊大量迫用于妹污水檢流量南、PH值、炎電導(dǎo)眠、濁籍度、CO悉D、BO捕D、TP、TN、礦螺物油懼、氰鈴化物騙、氨興氮、尾總氮含、總艱磷、路金屬襯離子濁濃度刃特別玻是重泊金屬畜離子吩濃度港以及耕風(fēng)向緒、風(fēng)項速、若溫度映、濕技度、準(zhǔn)工業(yè)應(yīng)粉塵碼、煙村塵、冒煙氣邁、SO狂2、NO、O3、CO等參壩數(shù)測蘭量的貞傳感奪器，剝這些腿傳感皂器中涼大多仍數(shù)亟掘待開頁發(fā)。NOXNO+NO2dustsootH2SH2OHC

C-totalCO2

COO2

HCNHClHFNH3

SO2

煙塵勇濁度辮測量8、傳竄感器拉與遙睜感技顯術(shù)飛機(jī)及航天飛行器：近紫外線、可見光、遠(yuǎn)紅外線、微波船舶：超聲波傳感器微波紅外接收傳感器紅外線分布差異礦藏埋藏地區(qū)地面9、傳注感器介在軍擁事技飄術(shù)領(lǐng)壺域的噴應(yīng)用先進(jìn)礎(chǔ)的科流學(xué)技蕉術(shù)總藍(lán)是最晶先被覺應(yīng)用企于戰(zhàn)鬼爭。以坦雙克、疾飛機(jī)唇、軍盈艦為玻標(biāo)志圖的作掏戰(zhàn)平想臺是膚傳統(tǒng)霞的主塵戰(zhàn)兵券器，樹各類慨傳感見器不埋過是貝配屬郊的保據(jù)障設(shè)晌施。而當(dāng)藍(lán)前由絨信息糖技術(shù)示發(fā)展倚推動錢的軍皂事革堪命把繼重點求從作猶戰(zhàn)平甘臺轉(zhuǎn)躁向如撇何觀瓜察戰(zhàn)穴場、夸怎樣攀傳遞們所觀被察到軌的戰(zhàn)途場情拳況、蹈怎樣回運(yùn)用伴那些艦性能艷優(yōu)越蹲的精萌確武侄器的菊問題剖上來擁，從胳重視鋤軍艦謀、坦慌克和稻飛機(jī)枕轉(zhuǎn)為鴉重視椅信息訴獲取斗技術(shù)御和信典息獲鏟取裝怪置的獎作用俘，傳問感器伴、通蘋信以鉛及精教確制楊導(dǎo)武誓器等翻已在境戰(zhàn)爭國中至激關(guān)重戚要的搜作用穗。海灣傅戰(zhàn)爭奮中，躬伊拉罩克在椅科威艦特戰(zhàn)妨區(qū)部重署了42寒80輛坦罪克，顆多國慎部隊你只有38狐00輛坦鉗克。但結(jié)晌果是烘伊拉規(guī)克的秩坦克89％被辟毀，撐而多旨國部版隊的宵坦克受僅損接失20輛。這種飄懸殊暗的損任毀比障，正蘆是由蹈于雙豪方信穩(wěn)息優(yōu)堆勢及無精確蚊制導(dǎo)偏武器犬方面駕的明澇顯差把距造森成的緒。由近炊期的騰幾場哨高技舌術(shù)條嚼件下曬的局穿部戰(zhàn)煌爭可底以看腹到，匆隨著殊新軍還事革藍(lán)命浪期潮的明到來昌，高研度信包息化抽的武拒器平燈臺已列經(jīng)開姜始發(fā)質(zhì)揮戰(zhàn)漿場主滔導(dǎo)作優(yōu)用。數(shù)字折化戰(zhàn)取爭需饅要利翻用全發(fā)方位優(yōu)、多售手段斤的傳成感器第系統(tǒng)檢感知判和收蛾集戰(zhàn)英場各清種信勵息，竄對這糠些信店息進(jìn)沙行判姐讀、幅分析蔬、綜益合與它管理沈，實期現(xiàn)“出傳感尼器-控制偷器-武器豎”一銜體化冒。戰(zhàn)場錯生物縣傳感奧器不臉但能剛準(zhǔn)確淚識別婆各種茅生化棗戰(zhàn)劑窯，而版且可夕與計財算機(jī)寬配合染，及勞時提逼出最做佳防蒸護(hù)和易治療悔方案列，還值可通辛過測應(yīng)定炸教藥、哀火箭氏推進(jìn)聞劑的芬降解臣情況漫來發(fā)況現(xiàn)敵美人庫截存彈勺藥的敗數(shù)量禁和位宜置，俱成為停偵察兔的有存效手絡(luò)段。21世紀(jì)腰的農(nóng)炕業(yè)將草是知答識密集荷、技師術(shù)密化集的狡產(chǎn)業(yè)虎，設(shè)施農(nóng)粘業(yè)可徒以有降效提筒高農(nóng)詢業(yè)生產(chǎn)效覺益和躲增強(qiáng)渡抗災(zāi)共能力敢，借助溫臭室及缺其配負(fù)套裝流置來獵調(diào)節(jié)和控調(diào)制作制物生幫產(chǎn)環(huán)袋境條湖件，擺脫讓自然逮制約倍，以挨達(dá)到達(dá)高產(chǎn)酷、高效脹、優(yōu)攜質(zhì)。信息遇獲取剪手段倉是實廈現(xiàn)高尿水平跌設(shè)施賽農(nóng)業(yè)緒的關(guān)檔鍵技仔術(shù)之姑一，耍設(shè)施目農(nóng)業(yè)釣用傳曲感器總的品洋種較告多，頃主要尤用于溉溫度偷、濕濫度、寇土壤駁干燥秩度、CO初2、光筆照度們、土砌壤養(yǎng)黨分等役參數(shù)停的測代量。販信息知獲取禿技術(shù)腦還在歡農(nóng)田模和果死園生紙產(chǎn)、逃農(nóng)業(yè)朵生物灶學(xué)研謊究、屬農(nóng)藥餡殘留椅量檢次測等腹方面眉得到元了廣桂泛的吐應(yīng)用菊。10、傳摘感器嘩與農(nóng)側(cè)業(yè)農(nóng)業(yè)1.裁2傳感列器的前組成崖與分仰類1.戀2.休1傳感涉器的嗎定義1.詠2.習(xí)2傳感疼器的忌組成1.涌2.欠3傳感腫器的帥分類將被礎(chǔ)測非斜電量唯信號森轉(zhuǎn)換震為與片之有豎確定讓對應(yīng)跟關(guān)系敵電量糠輸出囑的器呢件或雹裝置奶叫做爹傳感侵器，溉也叫午變換運(yùn)器、虜換能暮器或碎探測原器。1.械2.也1傳感羨器的暖定義411.自2.些2傳感賓器的及組成敏感元件輔助電路傳感元件被測非電量有用非電量有用電量信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路電量圖1-脂1傳感千器組丑成框裕圖敏感廣元件鍛：直接耽感受顫被測波非電既量并錯按一化定規(guī)揮律轉(zhuǎn)土換成如與被裹測量磨有確扶定關(guān)敵系的孩其它柏量的份元件竊。傳感茫元件廳：又稱壓變換貌器。弦能將問敏感僚元件導(dǎo)感受珍到的損非電策量直滾接轉(zhuǎn)允換成件電量裙的器羊件。敏感城元件傳感欺元件壓力青傳感萬器示胸例信號反調(diào)節(jié)牲與轉(zhuǎn)更換電她路：能把倡傳感悶元件棵輸出設(shè)的電專信號窄轉(zhuǎn)換初為便汪于顯溪示、厘記錄斗、處哭理、輕和控赤制的疾有用幸電信顫號的效電路題。常用國的電刮路有井電橋?qū)⒎派┐笃髅?、變引阻器篇、振斷蕩器閉等。輔助盜電路通常癥包括珠電源若等。461.拉2.斥3傳感勿器的贏分類1．按極工作尼機(jī)理甜分類閣：根撫據(jù)物精理和圖化學(xué)等學(xué)名科的遵原理組、規(guī)器律和里效應(yīng)匪進(jìn)行偉分類2．按棚被測敞量分恰類：鬼根據(jù)際輸入可物理宣量的性質(zhì)媽進(jìn)行讀分類笛。3．按憤敏感背材料沿分類霞：根跳據(jù)制捎造傳駝感器所使餓用的友材料需進(jìn)行然分類質(zhì)?？烧惴譃闆]半導(dǎo)體由傳感禽器、濱陶瓷既傳感踏器……等。基本物理量派生物理量位移線位移長度、厚度、應(yīng)變、振動、磨損、不平度等角位移旋轉(zhuǎn)角、偏轉(zhuǎn)角、角振動等速度線速度速度、振動、流量、動量等角速度轉(zhuǎn)速、角振動等加速度線加速度振動、沖擊、質(zhì)量等角加速度角振動、扭矩、轉(zhuǎn)動慣量等力壓力重量、應(yīng)力、力矩等時間頻率周期、記數(shù)、統(tǒng)計分布等溫度熱容量、氣體速度、渦流等光光通量與密度、光譜分布等4.按能惰量的才關(guān)系冒分類蘭：根蘋據(jù)能惰量觀利點分類即，可慰將傳蘭感器響分為甲有源羊傳感嘗器和無史源傳誤感器兇兩大盤類。有源浸傳感焰器是寒將非錯電能嶼量轉(zhuǎn)權(quán)換為炒電能屬量，羞稱之樹為能弦量轉(zhuǎn)染換型幅傳感柄器，羅也稱裙換能暖器。叉通常瘦配合中有電樹壓測補(bǔ)量電貍路和匠放大尾器。如:壓電隱式、材熱電害式、叫電磁亭式等狐。無源卷傳感群器又皺稱為慘能量卵控制董型傳持感器什。被勉測非拳電量飽僅對蹤蝶傳感篩器中只的能主量起桌控制場或調(diào)謹(jǐn)節(jié)作悼用。蜻所以黨必須辰具有攔輔助氏能源(電能)。如:電阻子式、蠢電容尋式和添電感擋式等煙。5.其他搭：按叼用途烏、學(xué)探科、豈功能歐和輸抄出信號展的性湯質(zhì)等班進(jìn)行顆分類解。從系助統(tǒng)角擴(kuò)度看國，一眾種傳暈感器日就是昨一種翻系統(tǒng)螺。而伙一個筆系統(tǒng)眼總可鑒以用宮一個幣數(shù)學(xué)彼方程泉式或桃函數(shù)屆來描者述。蠢即用協(xié)某種譜方程偏式或冶函數(shù)凱表征但傳感朽器的汗輸出茂和輸鴉入的閃關(guān)系她和特浸性，壁從而遭，用攏這種刃關(guān)系躺指導(dǎo)像對傳詢感器黎的設(shè)茂計、旦制造迅、校父正和腿使用賣。推通常捉從傳嗓感器語的靜呀態(tài)輸堪入-輸出進(jìn)關(guān)系裁和動涌態(tài)輸左入-輸出存關(guān)系鑼兩方匯面建火立數(shù)霸學(xué)模嚇型。1.犯3傳感芹器的汗數(shù)學(xué)湖模型何概述1.鑒3.瘦1靜態(tài)魯模型靜態(tài)拐模型首是指瞧在輸潔入信蟲號不樓隨時紡間變滑化的脈情況摩下，浴描述潛傳感孝器的擇輸出負(fù)與輸用入量臣的一委種函即數(shù)關(guān)差系。如果跨不考假慮蠕舟動效霧應(yīng)和緩遲滯翁特性簽，傳喉感器惰的靜寒態(tài)模蠻型一漸般可舟用多切項式強(qiáng)來表干示：1.擔(dān)3.燈2動態(tài)千模型動態(tài)嚷模型狂是指擺傳感它器在辟準(zhǔn)動媽態(tài)信求號或紡動態(tài)必信號吵作用汽下，午描述匙其輸任出和榴輸入贏信號需的一益種數(shù)好學(xué)關(guān)現(xiàn)系。動態(tài)據(jù)模型葵通?；捎脡m微分說方程革和傳銷遞函黨數(shù)描院述。1論.微分戚方程大多頁數(shù)傳準(zhǔn)感器灘都屬飾模擬掘系統(tǒng)屬之列犬。描隱述模毛擬系才統(tǒng)的家一般墳方法吊是采品用微薪分方沾程。在實貸際的被模型尺建立氣過程謹(jǐn)中，蓋一般遵采用帽線性橋常系制數(shù)微稻分方全程來嫌描述兼輸出誕量y和輸標(biāo)入量x的關(guān)活系。其通欺式如仿下：an,an-1…a0和bm,bm-1…b0為傳末感器飼的結(jié)屬構(gòu)參數(shù)敞。除b00外，速一般是取b1,b2…bm為零.2.傳遞裳函數(shù)如果y(t)在t≤0時，y(t)=0，則y(t)的拉瞇氏變競換可炕定義云為式中s=σ+jω，σ>0。對微樹分方誕程兩仔邊取柔拉氏片變換投，則炎得定義再輸出y(t)的拉且氏變畫換Y(S)和輸謎入x(t)的拉畫氏變茂換X(S)的比寧為該萬系統(tǒng)遵的傳允遞函脊數(shù)H(S)，則對y(t)進(jìn)行繭拉氏鋪變換質(zhì)的初霉始條語件是t≤0時，y(t)=阻0。對奸于傳封感器知被激橡勵之刺前所匪有的猴儲能胡元件葡如質(zhì)艱量塊勺、彈踢性元熊件、賴電氣它元件煤等均膜符合律上述現(xiàn)的初味始條鐮件。57對于甩多環(huán)才節(jié)串辭、并領(lǐng)聯(lián)組土成的遵傳感餡器，挎若各吧環(huán)節(jié)竿阻抗確匹配殲適當(dāng)肥，可兵忽略鹽相互亭間的滑影響逃，傳鞠感器籍的等耀效傳才遞函艙數(shù)可縮慧按代疊數(shù)方拘式求總得。顯然H(s)與輸增入量x(t)無關(guān)眾，只快與系惠統(tǒng)結(jié)背構(gòu)參希數(shù)有不關(guān)。慎因而H(s)可以燃簡單煮而恰靠當(dāng)?shù)赝幻枋鐾趥鞲袩崞鬏敃雠c鍬輸入墾的關(guān)鐵系。58若傳壓感器亡由r個環(huán)發(fā)節(jié)串?dāng)z聯(lián)而穗成對于純較為晌復(fù)雜端的系墾統(tǒng)，叢可以惡將其燈看作暈是一場些較墓為簡規(guī)單系全統(tǒng)的拳串聯(lián)之與并斬聯(lián)。59若傳落感器牲由p個環(huán)包節(jié)并掌聯(lián)而呢成1.昂4傳感控器的臟基本病特性1.汪4.脅1靜態(tài)輛特性1．線名性度唇：輸出雜量與稱輸入抄量之皇間的尿?qū)嶋H寸關(guān)系糊曲線攏偏離系直線火的程胞度。領(lǐng)又稱眨非線春性誤未差。黎可用巖下式柔表示:ma征x—輸出決量與波輸入配量實甘際曲有線與再擬合船直線府之間著的最膜大偏孫差yFS—輸出涉滿量誼程值傳感拐器的滑靜態(tài)棉模型牽有三牛種有名用的截特殊耽形夜式：（1）污理想滅的線迎性特庸性（2）永僅有村偶次擋非線片性項（3）逆僅有瞇奇次鼠非線門性項（1）麗（2）盞（3）三種蠻形式欺所呈岡現(xiàn)的娘非線旁性程枝度圖1-我2三種棵特殊率形式邊的特呈性曲出線2.靈敏融度：在穩(wěn)雞態(tài)下斷輸出頁增量污與輸椅入增帳量的蛛比值錢：對線但性傳姜感器焦，其寺靈敏律度就閘是它階的靜障態(tài)特雷性的仇斜率該：非線拴性傳洞感器耳靈敏遣度是曠一個醉變量針，只荒能表釣示傳賺感器外在某庸一工服作點借的靈彈敏度賽。3.重復(fù)伴性：輸入李量按瞎同一真方向普作全索程多光次測永試時唐，所渾得特牧性曲鴿線不之一致急的程傳度。圖1-3重復(fù)性yx0Rmax2Rmax14.遲滯賠（回爽差滯鞏環(huán)）稠現(xiàn)象勵：表明杯傳感滋器在正向柳行程抗和反向行予程期大間，輸出-輸入捧特性曲線頁不重茅合的程度倘。ΔH0x

yyFS

xFS圖1-4遲滯特性66對于仍同一怠大小蠶的輸溪入信防號x，在x連續(xù)瘦增大齡的行丙程中嗎，對蘋應(yīng)某書一輸尺出量yi，與磚在x連續(xù)胡減小喉的行堡程中啦，對臥應(yīng)某谷一輸況出量yd之間種的差騎值叫滯環(huán)銜誤差，即務(wù)所謂盼的遲只滯現(xiàn)高象。在整萍個測噴量范涉圍內(nèi)身產(chǎn)生桌的最普大滯石環(huán)誤文差用?m表示對，它鼓與滿籍量程滿輸出蠟值的店比值跡稱最追大滯唐環(huán)率及：5．分男辨率蕉與閾器值：傳感天器在搭規(guī)定怎的范臘圍所腔能檢灣測輸車入量嘆的最弊小變牽化量豆。閾值笑是使公傳感離器的玻輸出品端產(chǎn)要生可剛測變柄化量氣的最場小被州測輸鏡入量竹值，向即零惠點附購近的沖分辨駁力。6．穩(wěn)票定性置：在室擋溫條瘦件下叔，經(jīng)饑過相業(yè)當(dāng)長弟的時速間間波隔，蛾傳襖感器削的輸綠出與逝起始蜻標(biāo)定叛時的旋輸出賓之間通的差泛異。7．漂叢移：在外等界的拌干擾虹下，量輸出如量發(fā)競生與活輸入蒙量無靈關(guān)的凝、不燃需要肅的變蠻化。漂移喜包括漏零點腳漂移順和靈秧敏度杏漂移思。零點變漂移荒和靈辜敏度黃漂移偶又可企分為弓時間烘漂移舅和溫窩度漂陽移。時間悄漂移革是指秧在規(guī)枝定的今條件道下，憲零點蛋或靈燙敏度箭隨時苗間的粱緩慢位變化表。溫度烈漂移卻為環(huán)元境溫木度變陪化而浪引起示的零愉點或躍靈敏舍度漂貝移。8．靜酬態(tài)誤夜差（就精度瞇）靜態(tài)臭誤差李是傳竟感器爛在其幟全量盞程內(nèi)團(tuán)任一璃點的體輸出撕值與洗其理立論輸乎出值渴的偏館離程敏度。求靜跡態(tài)誤畢差是妻把全訂部校易準(zhǔn)數(shù)忠據(jù)與帝擬合咱直線炮上對烘應(yīng)值滔的殘刮差看駱成是決隨機(jī)倒分布湊，求服出其蓄標(biāo)準(zhǔn)發(fā)偏差σ，取2σ或3σ值即磚為傳度感器蜓的靜等態(tài)誤膛差。貞或用蠟相對半誤差快表示究：也可洗以由寒非線纖性誤渣差、校遲滯腦誤差陽、重肺復(fù)性問誤差僻這幾喜個單雕項誤過差綜泰合而接得，破即1.動態(tài)總誤差在動村態(tài)的胸輸入泳信號禮情況姜下，賽輸出歷與輸霧入間咱的差請異即輩為動態(tài)蠅誤差。1.嶼4.鹿2動態(tài)漲特性圖1-5熱電偶測溫過程測試曲線動態(tài)誤差TtTT0tt0例：叛用一按只熱量電偶利測量曾某一狗容器銷的液瓣體溫琴度T，若基環(huán)境刮溫度隔為T0，把編置于牧環(huán)境肅溫度辨之中圓的熱算電偶篩立即防放入柳容器沈中（闖若T>T0)。（1）階遺躍響迫應(yīng)2.研究囑傳感撇器動膽態(tài)特勤性的串方法欲及其惹指標(biāo)當(dāng)給擇靜止盈的傳肅感器份輸入括一個斧單位蓋階躍躺函數(shù)摟信號（1-振17）時，能其輸噴出特定性稱價為階蘆躍響秋應(yīng)特般性。圖1-6階躍響應(yīng)特性tdtrtpσpσ'pts00.100.500.901.00y(t)t最大停超調(diào)限量σp延滯布時間td上升投時間tr峰值掠時間tp響應(yīng)轉(zhuǎn)時間ts①最大廣超調(diào)莫量σp：響應(yīng)半曲線莊偏離他階躍熄曲線迎的最府大值濱。當(dāng)穩(wěn)耍態(tài)值些為1，則剖最大務(wù)百分抄比超蒙調(diào)量屠為：②延滯尺時間td：階躍窮響應(yīng)憐達(dá)到總穩(wěn)態(tài)勒值50五%所需拾要的醬時間過。③友上升姑時間tr：A．響格應(yīng)曲篇線從投穩(wěn)態(tài)疏值10富%~引90侵%所需豬要的賭時間梅。B．響病應(yīng)曲存線從齊穩(wěn)態(tài)趨值5%典~9費(fèi)5%所需敞要的漸時間訓(xùn)。C．響睬應(yīng)曲盾線從滔零到糊第一抽次到阿達(dá)穩(wěn)桃態(tài)值皮所需遣要的傷時間畫。對有目振蕩嚼的傳詠感器紙常用C，對貍無振稻蕩的段傳感隸器常粥用A。④峰值錘時間tp：響應(yīng)唯曲線務(wù)到第梅一個逐峰值午所需染要的家時間弟。⑤響應(yīng)訂時間ts：響應(yīng)商曲線涼衰減史到穩(wěn)卻態(tài)值隸之差黑不超容過±5怒%或±2洲%時所惰需要配的時犧間。有時運(yùn)稱過咐渡過尋程時狡間。（2）頻暫率響哄應(yīng)在定券常線圓性系虹統(tǒng)中借，拉冤氏變伯換是左廣義慈的傅絞氏變葵換，逮取s=σ+jω中的σ=0，則s=jω，即廊拉氏駐變換匯局限朵于s平面宋的虛贏軸，堪則得伐到傅戚氏變板換：同樣郵有：H（jω）稱拒為傳承感器者的頻傅率響介應(yīng)函糠數(shù)。H（jω）是耐一個賴復(fù)函航數(shù)，伙它可敏以用響指數(shù)消形式挖表示苗，即即A(ω)稱為男傳感針器的曉幅頻雅特性蘋，也塊稱為戀傳感桃器的它動態(tài)臣靈敏散度（況或增偽益）蹄。A(ω)表示錦傳感鍵器的求輸出倉與輸勾入的撥幅度特比值確隨頻達(dá)率而抹變化暫的大寄小。其中若以分別寬表示H（jω）的實尚部和沉虛部聞，則枯頻率驗特性堂的相胞位角:φ（ω）表掘示傳擾感器翼的輸扭出信菌號相方位隨磚頻率棍而變會化的扣關(guān)系妙。對于糖傳感天器φ通常敢是負(fù)膽的，貓表示侍傳感割器輸譜出滯厭后于鎖輸入吃的相講位角貼度，趨而且φ隨ω而變跡，故尊稱之著為傳隨感器攏相頻慈特性特。3.典型煎環(huán)節(jié)吊傳感爸器系構(gòu)統(tǒng)的按動態(tài)滔響應(yīng)慰分析（1）零晃階傳輸感器譽(yù)系統(tǒng)由（1-摧2）式冬，零廉階系顆統(tǒng)的弓微分熱方程柴為或零階恭傳感萌器的美傳遞叮函數(shù)尤和頻埋率特薦性為緞：（2）一約階系盲統(tǒng)的遮動態(tài)誦響應(yīng)木分析一階系統(tǒng)微分方程：對上轎式進(jìn)群行拉柱氏變占換，炒得則傳遞函數(shù)為時間常數(shù)，靜態(tài)靈敏度其中頻率響應(yīng)函數(shù)幅頻特性：相頻特性：討論活：τ越小積，頻漁率響擁應(yīng)特濁性越猶好。負(fù)號夫表示偽相位禾滯后τ越小候，階磁躍響哄應(yīng)特傻性越庭好。若輸入為階躍函數(shù)一階系統(tǒng)微分方程的解為：討論移：tx01輸出搜的初聰值為0,隨著崗時間作推移y接近匹于1；當(dāng)t=τ時,在一股階系跑統(tǒng)中,時間舌常數(shù)太值是勉決定希響應(yīng)勢速度皆的重爭要參欲數(shù)。圖

1-7一階傳感器CKK

x(t)=F(t)y(t)例1-1：由彈抄簧阻菜尼器以構(gòu)成辣的壓尤力傳磁感器墊，系距統(tǒng)輸榮入量為F(t)借=Kx(t)，輸姿出量護(hù)為位很移y(t)，分姨析系問統(tǒng)的嘴頻率形響應(yīng)圈特性捕。解：犧根據(jù)偵牛頓富第二集定律苦：fC+fK=F(t)或

由（1-29）式τ為時字間常詢數(shù)令H(S)中的s=jω黨,即σ=孫0，則系統(tǒng)鍛的頻份率響陶應(yīng)函雷數(shù)H（jω）為由Ｈ(jω)可以慰分析迎該系踏統(tǒng)的啟幅頻旋特性Aj詠ω）和相增頻特偽性φ（jω）：例1-缺2：一階刃測溫盆傳感竭器系絮統(tǒng)中巖，已宜知敏承感部浙分的鳳質(zhì)量修為m，比廉熱為c，表鼠面積奶為s，傳惠熱系戒數(shù)為h（w/患m2k）。蔥給出勉輸入柏量T0與輸醫(yī)出量T之間沖的微模分方鳥程，提并推返導(dǎo)其疲幅頻哪特性性、相至頻特蠢性及比階躍壇響應(yīng)譯特性痰。圖1-8一階測溫傳感器解：頻率樓響應(yīng)裁特性幅頻僑特性相頻堵特性階躍料響應(yīng)伐特性（3）二圖階傳平感器躲的數(shù)扒學(xué)模憤型所謂艘二階樸傳感員器是留指由役二階煩微分佛方程捎所描半述的救傳感殃器。風(fēng)很多代傳感驚器，戴如振垮動傳籌感器邁、壓爬力傳認(rèn)感器物等屬金于二累階傳紋感器淹，其抽微分欲方程頸為：靜態(tài)靈敏度阻尼比固有頻率,ω0=1/τ阻尼舍比ξ的影區(qū)響較潤大，弱不同遮阻尼襖比情居況下雕相對叛幅頻及特性濁即動碌態(tài)特姑性與壟靜態(tài)脆靈敏衣度之除比的繡曲線竿如圖左。2.42.22.01.81.61.41.21.00.80.60.40.200.511.522.5ωτξ=0ξ=0.2ξ=0.4ξ=0.6ξ=1ξ=0.8ξ=0.707A(ω)當(dāng)ξ→0時，勿在ωτ=1處A(ω)趨近勇無窮創(chuàng)大，到這一肅現(xiàn)象柴稱之洪為諧殃振。震隨敏著ξ的增庭大，鐵諧振抵現(xiàn)象動逐漸無不明泊顯。當(dāng)ξ≥0當(dāng).7毅07時，城不再帆出現(xiàn)貝諧振本，這特時A(ω)將隨艙著ωτ的增鄉(xiāng)豐大而障單調(diào)亡下降拒。0-30°-60°-90°-120°-150°-180°0.511.522.5ωτξ=0ξ=0.2ξ=0.4ξ=0.6ξ=0.707ξ=0.8ξ=1ξ=0.8ξ=1ξ=0.707ξ=0.6ξ=0.4ξ=0.2ξ=0Φ(ω)相頻子特性二階僵傳感蠅器的肯階躍劈燕響應(yīng)蹲特性隨阻街尼比ξ的不挽同，傳有幾講種不于同的疾解：y/K21ω0tξ=01.510.60.2單位階躍響應(yīng)通式①ξ=0奮(零阻攻尼)：輸窗出變膝成等早幅振仗蕩，琴即②0＜ξ＜1(欠阻士尼)：該刃特征聞方程灘具有底共軛詠復(fù)數(shù)溫根方程他通解根據(jù)t→∞，y→kA，求出A3；據(jù)初始條件求出A1、A2則其曲爽線如而圖，堡是一團(tuán)衰減腫振蕩扔過程,ξ越小,振蕩當(dāng)頻率呢越高,衰減相越慢掠。y/K21ω0tξ=01.510.60.2④ξ毅>1（過蔬阻尼注）：止特征石方程辛具有速兩個礎(chǔ)不同掏的實倉根過渡觸函數(shù)現(xiàn)為：③ξ=1劫(臨界宣阻尼)：特造征方煌程具韻有重瓦根-1橋/τ,過渡撿函數(shù)砌為上兩饒式表農(nóng)明，踏當(dāng)ξ≥嘆1時，宏該系爪統(tǒng)不泄再是茫振蕩每的，暑而是崇由兩籌個一某階阻牽尼環(huán)批節(jié)組刪成，乖前者邀兩個坐時間魯常數(shù)眠相同朝，后笑者兩叢個時療間常服數(shù)不斑同。實際濱傳感療器，ξ值一削般可判適當(dāng)恰安排屬，兼胡顧過仙沖量δm不要匹太大醋，穩(wěn)矩定時左間tω不要榴過長愚的要好求。沖在ξ＝0.保6～0.階7范圍幸內(nèi)，他可獲劑得較冒合適示的綜演合特乞性。蓋對正房誠弦輸非入來爆說，豈當(dāng)ξ=0裳.6～0.暗7時，刮幅值侄比A(ω)/k在比篩較寬墾的范塔圍內(nèi)想變化隸較小灣。計儀算表督明在ωτ＝0～0.籮58范圍手內(nèi)，船幅值爹比變蒸化不汽超過5％，拉相頻盈特性φ(ω)