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第1章 传感器的特性

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传感器的特性

传感器的特性

第1章传感器的特性一、单项选择题1、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（ B ）。

A. 延迟时间B. 上升时间C. 峰值时间D. 建立时间2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（ C ）A．线性度、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性、稳态误差C．迟滞、重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性3、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（ B ）A．迟滞、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性C．重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性4、无论二阶系统的阻尼比如何变化，当它受到的激励频率等于系统固有频率时，该系统的响应与激励之间的相位差必为（ B ）A. 0°B.90°C.180°D. 在0°和90°之间反复变化的值5、传感器静态特性，是指当传感器输入、输出不随( A )变化时，其输出输入的特性。

A.时间B.被测量C.环境D.地理位置6、回程误差表明的是在( A )期间输出-输入特性曲线不重合的程度。

A.多次测量B.同次测量C.正反行程D.不同测量7、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持( C )关系的一种度量。

A.相等B.相似C.理想比例D.近似比例=秒的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输8、已知某温度传感器为时间常数τ3出指示温差的三分之一所需的时间为（ B ）秒A．3 B．1 C． 1.2 D．1/3二、填空题1、灵敏度是传感器在稳态下输出的变化量对引起该变化量的输入变化量的比值。

2、系统灵敏度越大，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越差。

3、稳定性是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。

4、一个高精度的传感器必须有良好的敏感元件和__转换元件__，才能完成信号无失真的转换。

5、传感器的动态特性是指传感器测量动态信号时，传感器输出反映被测量的大小和时间变化的能力。

研究传感器的动态特性有两种方法：瞬态响应法和频率响应法。

第1章传感器的一般特性MOOC1_1_06

第1章传感器的一般特性MOOC1_1_06

传感器技术主讲人：吴琼水武汉大学电子信息学院第1章传感器的一般特性1.1 传感器静态特性静态特性指标（1）线性度（2）灵敏度（3）精确度(精度)（4）最小检测量和分辨力（5）迟滞（6）重复性（7）稳定性（8）漂移稳定性(Stability)稳定性表示传感器在较长时间内保持其性能参数的能力，故又称长期稳定性。

稳定性可用相对误差或绝对误差表示。

表示方式如：个月不超过%满量程输出。

有时也采用给出标定的有效期来表示。

1.1 传感器静态特性静态特性指标（1）线性度（2）灵敏度（3）精确度(精度)（4）最小检测量和分辨力（5）迟滞（6）重复性（7）稳定性（8）漂移传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。

产生原因：⏹传感器自身结构参数老化⏹测试过程中环境发生变化●漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。

零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移:◆时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化◆温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度漂移●漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。

零点漂移和灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移:◆时间漂移是指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化◆温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度漂移%1000⨯∆FS Y Y 零漂＝——最大零点偏差——满量程输出%100m ax⨯∆∆TY FS 温漂＝Δmax ——输出最大偏差；ΔT ——温度变化范围；Y FS ——满量程输出。

传感器 课后题及答案

传感器 课后题及答案

传感器课后题及答案第1章传感器特性1．什么是传感器？（传感器定义）2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？4．解释下列名词术语：1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。

5．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？6．某传感器精度为2%FS ，满度值50mv ，求出现的最大误差。

当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差，并说出结论。

7．一只传感器作二阶振荡系统处理，固有频率f0=800Hz，阻尼比ε=0.14，用它测量频率为400的正弦外力，幅植比ε=0.7时，，又为多少？，相角各为多少？8．某二阶传感器固有频率f0=10KHz，阻尼比ε=0.1若幅度误差小于3%，试求：决定此传感器的工作频率。

9. 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。

10. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。

11．测得某检测装置的一组输入输出数据如下：a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；b)用C语言编制程序在微机上实现。

12．某温度传感器为时间常数T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。

13．某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。

14．某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s 后的压力。

15．某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。

传感器与传感器技术(何道清)课后答案

传感器与传感器技术(何道清)课后答案

《传感器与传感器技术》计算题答案1—5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。

当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。

由你的计算结果能得出什么结论?解：满量程（F ▪S ）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为：∆m ＝40⨯2%=(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01=⨯⨯=γ %16%10081408.02=⨯⨯=γ1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。

（1）T y dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。

（2）x y dt dy6.92.44.1=+式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。

解：根据题给传感器微分方程，得 （1） τ=30/3=10(s)，K=⨯10-5/3=⨯10-5(V/℃)；(2) τ==1/3(s)， K==(μV/Pa)。

1—7 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。

试求该热电偶输出的最大值和最小值。

以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。

解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x (t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40；温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为()()786010********22.B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=⨯=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|m ax =520+B=520+=535.7℃y(t)|m in =520﹣B==504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -︒相应的时间滞后为∆t =()s 4.82.3836080=⨯1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即x y dt dy dt y d 1010322100.111025.2100.3⨯=⨯+⨯+式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。

传感器与检测技术ppt课件第一章

传感器与检测技术ppt课件第一章

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1.2检测技术理论基础
1.2.2 测量方法
1) 直接测量、间接测量和组合测量 (又称联立 测量)。经过求解联立方程组，才能得到被测物理量的最后
结果，则称这样的测量为组合测量。
2) 偏差式测量、零位式测量与微差式测量
3) 等精度测量与非等精度测量
4) 静态测量与动态测量
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1.1.3 传感器基本特性
当传感器的输入信号是常量，不随时间变化时，其 输入输出关系特性称为静态特性。
传感器的基本特性是指系统的输入与输出关系特性 ，即传感器系统的输出信号y(t)和输入信号（被测 量）x(t)之间的关系，传感器系统示意图如下图所 示。
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1.1.3 传感器基本特性
2．传感器的分类
（1）按照其工作原理，传感器可分为电参数式(如电阻式、 电感式和电容式)传感器、压电式传感器、光电式传感器及 热电式传感器等。
（2）按照其被测量对象，传感器可分为力、位移、速度、 加速度传感器等。常见的被测物理量有机械量、声、磁、温 度和光等。
（3）按照其结构，传感器可分为结构型、物性型和复合型 传感器。物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的 变化来实现信号变换，如：水银温度计。结构型传感器是依 靠传感器结构参数的变化实现信号变换，如：电容式传感器。
敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号 的元件。
测量电路(measuring circuit)： 将转换
元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如 放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特 性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功 能。

传感器原理及应用第三版第1章

传感器原理及应用第三版第1章

即：
k
2 ~ 3
YF S
100 %
式中 k — 重复性； — 标准偏差；
标准偏差计算见书中第九页所示。
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七、零点漂移
传感器无输入（或某一输入值不变）时，每隔一段
时间进行读数，其输出偏离零值（或原指示值），即零
点漂移。
零漂 Y0 100 % YFS
式中 Y0 — 最大零点偏差（或相应偏差） YFS — 满量程输出
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拟合基准直线方法一：端基法
以校准曲线的零点输出和满量程输出 值连成的直线为拟合直线。
Y a0 KX
式中 Y—输出量 X—输入量 a0—Y轴上截距 K—直线a0b0的斜率
图1-4 端基线性度拟合直线
拟合基准直线方法二：最小二乘法
用最小二乘法原则拟合直线，可使拟合度 最高。
令直线方程：
利用拉氏变换，由（1－21）式可得到Y（S）和X（S）的方程式
(a0S n an1S n1 a1S a0 )Y (S) (b0S m bn1S m1 b1S b0 ) X (S)（1－23）
只要对（1-21）式的微分方程求解，便可以得到动态响应及动 态性能指标。
绝大多数传感器输出与输入的关系均可用零阶、一阶、或二阶 微分方程来描述。
（3）具有 X偶次阶项的非线性[图1-1(c)]
Y a1X a2 X 2 a4 X 4
（4）具有 X奇、偶次阶项的非线性[图1-1(d)]
Y a1X a2 X 2 a3 X 3 a4 X 4
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奇次项的曲 线在原点附 近较接近直 线
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第1章 传感器的特性

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3.重复性（Repeatability） 传感器在同一工 作条件下输入量 按同一方向(同为 正行程或同为反 行程)作全量程连 续多次变动时所 得特性曲线的不 一致程度。
重复性误差：
Rmax R 100% YFS
△Rmax：正（反）行程中的最大重复偏差
特性曲线一致性好, 重复性就好,误差就小。
3
传感器的特性：传感器所有性质的总称。 传感器的基本特性：输出/输入特性。
概述
静态特性 ： 被测参量基本不随时间变化或变化很缓慢时，传 感器的输出/输入特性。
动态特性 ：
被测参量随时间变化时 ，传感器的输出/输入特 性。
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传感器的特性
1.1 传感器静态特性方程与特性曲线 1.2 传感器的静态特性 1.3 传感器的动态特性
取2σ或3σ值即为传感器静态误差。静态误差也 可用相对误差表示，即：
3 100% y FS
静态误差是一项综合性指标，基本上包含了前面 叙述的非线性误差、迟滞误差、重复性误差、灵敏度 误差等。所以也可以把这几个单项误差综合而得，即：
L H R S
2 2 2
（3-3）
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1.2 传感器静态特性的主要指标
• 由于受很多因素的影响，会引起灵敏度变化从而产生灵敏 度误差，习惯上用相对误差表示
s
k k
100%
• 灵敏度的量纲： 输出的量纲/输入的量纲。V/℃、mv/g、A/g、mv/mm
• 能量控制型传感器，灵敏度与供给sensor的电源电压有关。 例如：100(mv/mm.V) 某位移传感器，当电源电压为1V时，每1mm位移的变化量 引起输出电压变化100mv。
|
温度稳定性（温漂）：传感器在外界温度变化情况下输 出量发生的变化，又称为温度漂移。 抗干扰能力稳定性：传感器对各种外界干扰的抵抗能力。

武汉大学传感器技术课件-传感器一般特性

传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
线性度(Linearity)
在规定的条件下，传感器静态校准曲线(实际曲线)与拟合直线间最大偏差 与满量程输出值的百分比称为线性度。
传感器技术
主讲人： 吴琼水
武汉大学电子信息学院
第1章 传感器的一般特性
1.1 传感器静态特性
静态特性指标
（1）线性度 （2）灵敏度 （3）精确度(精度) （4）最小检测量和分辨力 （5）迟滞 （6）重复性 （7）稳定性 （8）漂移
迟滞
传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入 输出特性曲线不重合的现象称迟滞。
例：某电子秤： 增加砝码
电桥输出 减砝码输出
0 g —— 50g —— 100g —— 200g 0.5 mv --- 2.0mv -- 4.0mv --- 8.0mv 0.6 mv --- 2.2mv ---4.5mv --- 8.0mv
H
H max
/Y FS
100%
产生这种现象的主要原因是由于传感器敏感元件材 料的物理性质和机械另部件的缺陷所造成的，例如弹 性敏感元件弹性滞后、运动部件摩擦、传动机构的间 隙、紧固件松动等。
准确度
说明传感器输出值与真值的偏离程度。准确度是系统误差大小的标志。
精确度
是精密度与准确度两者的综合优良程度。
低精密度， 低正确度
高精密度， 低正确度
低精密度， 高正确度

传感器技术与应用第2版-部分习题答案

第1章传感器特性习题答案：5.答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。

传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。

人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。

9．解：10. 解：11．解：带入数据拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。

，，，，，，13．解：此题与炉温实验的测试曲线类似:14．解：15．解：所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,所求幅值误差为1.109,相位滞后33042,16．答：dy/dx=1-0.00014x。

微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。

17．答：⑴20。

C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。

V0在48.78～67.63mV之间变化。

⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。

C时，V0在0～18.85mV之间变化。

30。

C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。

⑶20。

C时，V0为0～18.85mV，30。

C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。

但相对（2）得情况来说有很大的改善。

18．答：感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得：感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章应变式传感器概述习题答案9. 答：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）10．答：敏感元件与弹性元件温度误差不同产生虚假误差，可采用自补偿和线路补偿。

11．解：12．解：13．解：①是ΔR/R=2（Δl/l）。

因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/l（应变）=0.0005=5*10-4。

第一章传感器技术基础知识

频带：传感器增益保持在一定值内的频率范围为传感器频带 或通频带，对应有上、下截止频率。
时间常数：用时间常数τ来表征一阶传感器的动态特性。τ越小， 频带越宽。
固有频率：二阶传感器的固有频率ωn表征了其动态特性。
传感器的选用原则
与测量条件有关的因素 (1)测量的目的 (2)被测试量的选择 (3)测量范围 (4)输入信号的幅值，频带宽度 (5)精度要求 (6)测量所需要的时间
相应的响应曲线 ：
传感器存在惯性，它的输出不能立即复现输入信号，而是从零开 始，按指数规律上升，最终达到稳态值。 理论上传感器的响应只在t趋于无穷大时才达到稳态值，但实际上 当t=4τ时其输出达到稳态值的98.2%，可以认为已达到稳态。 τ越小，响应曲线越接近于输入阶跃曲线， 因此，τ值是一阶传感器重要的性能参数。
测量
测量是指人们用实验的方法，借助于一定的仪器或 设备，将被测量与同性质的单位标准量进行比较，
并确定被测量对标准量的倍数，从而获得关于被测
量的定量信息。
xnu或
x——被测量值；
n x u
u——标准量，即测量单位；
n——比值，含有测量误差。
测量过程
传感器从被测对象获取被测量的信息，建立起 测量信号，经过变换、传输、处理，从而获得 被测量量值的过程。
线性传感器
S y x
灵敏度是它的静态特性的斜率，即S为常数。
非线性传感器
它的灵敏度S为一变量，用下式表示。
S dy dx
传感器的灵敏度如图1-3所示。
Y
Y
S y - y0
Yo
x
X O
a）线形传感器
Байду номын сангаас
Y dy
dx S dy dx X
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烟雾传感器
亮度传感器
红外人体探测器
第1章 传感器的特性
5、家庭与办公自动化
在家电产品和办公自动化产品设计中，人们大量的应用了传感 器和测试技术来提高产品性能和质量。
全自动洗衣机中的传感器： 衣物重量传感器，衣质传 感器，水温传感器，水质 传感器，透光率光传感器 (洗净度) 液位传感器，电 阻传感器(衣物烘干检测)。
第1章 传感器的特性
第1章 传感器的特性
1.0 传感器的应用 1.1 传感器的组成及分类 1.2 传感器的基本特性
思考题与习题

第1章 传感器的特性
1.0
传感器的应用
在工程领域，科学实验、产品开发、生产监督、质量控 制等，都离不开测试技术。测试技术应用涉及到航天、机 械、电力、石化和海洋运输等每一个工程领域。
第1章 传感器的特性
4、楼宇控制与安全防护
为使建筑物成为安全、健康、舒适、温馨的生活、工作环境，并 能保证系统运行的经济性和管理的智能化。在楼宇中应用了许多测 试技术，如闯入监测、空气监测、温度监测、电梯运行状况
图示为某公司楼宇自动化系 统。该系统分为：电源管理、 安全监测、照明控制、空调 控制、停车管理、水/废水管 理和电梯监控。
敏度为
a1= y =k=常数（1.3） x
第1章 传感器的特性 2) 输出-输入特性曲线关于原点对称 这种情况见图 1.2 （ b ）。此时 , 在原点附近相当范
围内曲线基本成线性,式（1.1）只存在奇次项：
y=a1x+a3x3+a5x5+… 3) 输出-输入特性曲线不对称 这时,式（1.1）中非线性项只是偶次项,即 y=a1x+a2x2+a4x4+… (1.5) (1.4)
第1章 传感器的特性 需要注意的是,由于采用的拟合直线即理论直线不同 ,线 性度的结果就有差异。因此,即使在同一条件下对同一传感
器作校准实验时,得出的非线性误差ξL也就不一样,因而在给
出线性度时,必须说明其所依据的拟合直线。 一般而言 ,这些拟合直线包括理论直线、端点连线、最
小二乘拟合直线、最佳直线等。与之对应的有理论线性度、
第1章 传感器的特性
y
y
Байду номын сангаас
y
y
o
x
o
x
o
x
o
x
(a )
(b )
(c)
(d )
图1.2 传感器静态特性曲线
第1章 传感器的特性 设ai≥0, a0≥0。 1) 理想线性
这种情况见图1.2(a)。此时
于是 y=a1x (1.2) a0=a2=a3=…=an=0
因为直线上任何点的斜率都相等 ,所以传感器的灵
第1章 传感器的特性 表1.1 传感器输入被测量
第1章 传感器的特性 2. 按工作原理分类 这种分类方法以传感器的工作原理作为分类依据 ,
见表1.2。
第1章 传感器的特性 表1.2 传感器按工作原理的分类
第1章 传感器的特性 3. 按输出信号形式分类 这种分类方法是根据传感器输出信号的不同来进
yF.S.=|yH-yL|
显而易见,非线性误差的大小是以一定的拟合直线作为基 准直线而算出来的。基准直线不同,得出的线性度也不同。传 感器在实际校准时所得的校准数据,总包括各种误差在内。所 以,一般并不要求拟合直线必须通过所有的测试点,而只要找到 一条能反映校准数据的趋势同时又使误差绝对值为最小的直 线就行。
端点连线线性度、最小二乘线性度、独立线性度等。 （ 1 ）理论直线。如图 1.3(a) 所示 , 理论直线以传感器的 理论特性直线（图示对角线）作为拟合直线,它与实际测试 值无关。其优点是简单、方便,但通常（ΔyL）max很大。
第1章 传感器的特性
y
y
( yL )m ax
( yL )m ax
行分类,见表1.3。
第1章 传感器的特性 表1.3 传感器按输出信号形式的分类
第1章 传感器的特性
1.2 传感器的基本特性
1.2.1 静态特性 1. 线性度 人们为了标定和数据处理的方便 ,总是希望传感器
的输出与输入关系呈线性,并能准确无误地反映被测量
的真值,但实际上这往往是不可能的。 假设传感器没有迟滞和蠕变效应 ,其静态特性可用 下列多项式来描述：
石化企业输 油管道、储 油罐等压力 容器的破损 和泄露检测。
第1章 传感器的特性
3、产品质量测量
在汽车、机床等设备，电机、发动机等零部件出厂时，必须 对其性能质量进行测量和出厂检验。
汽车扭距测量
图示为汽车出厂检验原理框图，测量参数 包括润滑油温度、冷却水温度、燃油压力 及发动机转速等。通过对抽样汽车的测试， 工程师可以了解产品质量。 机床加工精度测量
y a0 a1 x a2 x 2 ... an x n a0 ai xi (1.1)
i 1
n
第1章 传感器的特性 式中： x——输入量； y——输出量；
a0——零位输出；
a1——传感器的灵敏度,常用k表示； a2,a3,…,an——非线性项的待定常数。 式 (1.1) 即为传感器静态特性的数学模型。该多项 式可能有四种情况,如图1.2所示。
为预变换器）和变换元件（有时又称为变换器）两部
分组成， 见图1.1。
第1章 传感器的特性
传感 器 非电 量 敏感 元件 非电 量 变换 器 电量
图1.1 传感器的一般组成
第1章 传感器的特性
电测法有何优点？
1、可以将许多不同的非电量转换成电量加以测量，从而可 以使用相同的测量和记录显示仪器。 2、输出的电量信号可以做远距离传输，有利于远距离操作 和自动控制。 3、采用电测法可以对变化中的参数进行动态测量，因此可 以测量和记录器瞬时值及变化过程。 4、易于用许多后续的数据处理分析仪器，特别是与计算机 连接，能够对复杂的测量结果进行快速的运算分析处理， 以及提供反馈控制。
b) AGV自动送货车
香港理工AGV模型
第1章 传感器的特性
c) 生产加工过程监测
切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红 外接近开关传感器
第1章 传感器的特性
2、流程工业设备运行状态监控
在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行 状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。
第1章 传感器的特性 1. 敏感元件 在具体实现非电量到电量间的变换时， 并非所有 的非电量都能利用现有的技术手段直接变换为电量， 而必须进行预变换， 即先将待测的非电量变为易于转 换成电量的另一种非电量。这种能完成预变换的器件 称之为敏感元件。 2. 变换器 能将感受到的非电量变换为电量的器件称为变换 器。例如，可以将位移量直接变换为电容、 电阻及电 感的电容变换器、 电阻及电感变换器； 能直接把温度 变换为电势的热电偶变换器。显然，变换器是传感器 不可缺少的重要组成部分。
指纹传感器
透光率传感器
温湿度传感器
温度传感器
第1章 传感器的特性
6、其他应用
航天 农业
交通
医学
第1章 传感器的特性
图坦卡蒙的诅咒
“不论是谁骚扰了法老的 安宁，死神之翼将在它的 头上降临。”
2003年9月，全球现场直播埃及金字塔世界最古老
石棺的考古挖掘进程，可能揭开古埃及金字塔内部结 构之谜。一个小机器人通过了埃及最大的金字塔内一 条狭窄的通道，试图揭开4600年前的秘密。它的探 秘之行以发现了又一道封闭的石门而告终。
第1章 传感器的特性 传感器可以做得很简单 , 也可以做得很复杂；可以是 无源的网络,也可以是有源的系统；可以是带反馈的闭环 系统,也可以是不带反馈的开环系统；一般情况下只具有 变换的功能,但也可能包含变换后信号的处理及传输电路 甚至包括微处理器CPU。因此, 传感器的组成将随不同情 况而异。 1.1.2 传感器的分类 传感器的分类方法很多 ,国内外尚无统一的分类方法。 一般按如下几种方法进行分类。 1. 按输入被测量分类 这种方法是根据输入物理量的性质进行分类。表1.1 给出了传感器输入的基本被测量和由此派生的其它量。
第1章 传感器的特性
1、工业自动化中的应用
在各种自动控制系统中，测试环节起着系统感官的作用，是其 重要组成部分
a)机械手、机器人中的传感器
转动/移动位置传感器、力传感器、视觉传感器、听觉传感 器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。
密歇根大学的机械手装配模型
第1章 传感器的特性
第1章 传感器的特性 式中： ξL——非线性误差（线性度）； | （ ΔyL ） max|—— 输出平均值与拟合直线间的最大偏差绝 对值； yF.S.——满量程输出。F.S.是英文full scale（满量程） 的缩写。 满量程输出用测量上限标称值 yH 与测量下限标称值 yL 之 差的绝对值表示,即
o (a )
x
o (b )
x
图1.3 几种不同的拟合直线 （a） 理论直线；(b) 端点连线；
第1章 传感器的特性
y
y
yi
y＝kx ＋b (＋ yL )m ax
(－ yL )m ax o xi (c) x o (d ) x
图1.3 几种不同的拟合直线 (c) 最小二乘拟合直线；(d) “最佳直线”
第1章 传感器的特性 在实际情况中,由于有一些敏感元件直接就可以输出变换 后的电信号 ,而一些传感器又不包括敏感元件在内 ,故常常无 法将敏感元件与变换器严格加以区别。
如果把传感器看作一个二端口网络,则其输入信号主要是 被测的物理量（如长度、力）等时,必然还会有一些难以避免 的干扰信号（如温度、电磁信号）等混入。严格地说,传感器 的输出信号可能为上述各种输入信号的复杂函数。就传感器 设计来说,希望尽可能做到输出信号仅仅是（或分别是）某一 被测信号的确定性单值函数,且最好呈线性关系。对使用者来 说 ,则要选择合适的传感器及相应的电路 , 保证整个测量设备 的输出信号能惟一、正确地反映某一被测量的大小,而对其它 干扰信号能加以抑制或对不良影响能设法加以修正。