传感器的一般特性

传感器特性曲线图

NTC温度传感器

温度越高，阻值越小。

温度测量范围-50℃~90℃。

PT1000温度传感器

温度越高，阻值越大。

温度测量范围-100℃~200℃。

4～20mA压力传感器

电流越大，压力越大。

压力测量范围0~30bar

传感器配置表

测量对象 传感器类型

高压，低压，油压 4~20mA

排气温度 PT1000

吸气温度，水温，环境温度 NTC

0

R[Ω] 10K 25.0℃ T[℃]

0 R[Ω] 1750 1000 600

-100.0℃ 200.0℃

0 0℃=1000Ω T[℃]

Current[mA] 20 4 0 P[bar]

30bar

0bar

《装备制造技术｝２０１０年第９期　

浅谈传感器的一般特性　郑贵斌　（南宁市职业技能鉴定指导中心，广西南宁５３００２２）　摘要：传感器是一个完整的测量装置，是实现自动检测和自动控制的首要环节，它能把被测物理量转换为与之有确定对应关系的有　用电量输出．以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。笔者就传感器的定义、组成以及传感器的一般特性作了阐述。　关键词：传感器：静态特性；动态特性　中图分类号：ＴＰ２１２．１１　文献标识码：Ｂ　传感器是一个完整的测量装置（或系统），它能把被测物　理量转换为与之有确定对应关系的有用电量输出，以满足信　息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。　传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。如果没　有传感器对原始参数进行可靠的测量，那么无论是信号转换　或信息处理，或者最佳数据的显示与控制，都将成为一句空　话。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动　检测和控制系统。现代电子技术和计算机为信息的转换与处　理，提供了极其完善的手段，现代检测与控制系统正经历着重　大变革，如果没有各种传感器去检测大量原始数据并提供信　息，那么计算机也无法发挥其应有的作用。在现代轿车和现代　医疗仪器上，同样装备着极其多样的传感系统与控制系统，以　保证得到准确的诊断。　传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控　制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容　之一。目前，一辆普通家用轿车上大约安装数十只到近百只传　感器，而豪华轿车上的传感器数量可多达２００余只。传感器在　汽车上，主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、车身控制　系统和导航系统中。　汽车发动机控制系统用传感器，是整个汽车传感器的核　心，种类很多，包括温度传感器、压力传感器、位置和转速传感　器、流量传感器、气体浓度传感器和爆震传感器等。这些传感　器向发动机的电子控制单元（ＥＣＵ）提供发动机的工作状况信　息，供ＥＣＵ对发动机工作状况进行精确控制，以提高发动机　的动力性，降低油耗，减少废气排放和进行故障检测。　由于发动机工作在高温、振动、冲击、潮湿以及蒸汽、盐　雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传　感器耐恶劣环境的技术指标，要比一般工业用传感器高１～２　个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感　器带来的测量误差，将最终导致发动机控制系统难以正常工　作或产生故障。　１　传感器的组成　传感器一般由敏感元件、传感元件和测量电路３部份组　成，有时还加上辅助电源。通常可用方块图表示（见图１）。　文章编号：１　６７２—５４５Ｘ（２０１　０）０９—００７５—０２　

1．传感器的静态特性主要有那些？说明什么是线性度？ 传感器的特性主要是指传感器的输入（被测量）与输出（电量）的关系。静态特性表示

传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。传感器的静态特性主要有：线性度、迟滞性、灵敏度、稳定

性、重复性、阈值等。

传感器的静特性曲线可实际测试获得，用下列多项式程表示为：

nnxaxaxaxaay332210

式中y为输出量、x为输入量、0a 为零点输出、1a为理论灵敏度、naaa,,32为非线性项

系数。在获得特性趋向之后，可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据处理的方便，

希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行显性化处理。一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下，总是采用直线拟合的

方法来线性化。

在采用直线拟合线性化时，输出输入的校正曲线之间的最大偏差，就称为非线性误差，

也就是线性度： max(/)100LLFSy△%

由此可见，非线性偏差的大小是以一定的拟合直线为基准直线而得来的。拟合直线不同，

非线性误差也不同。所以，选择拟合直线的主要出发点，应是获得最小的非线性误差。另外，

还应考虑使用是否方便，计算是否简便。

2．什么是传感器的静态误差？传感器的静态误差是如何评定的？ 静态误差是指传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论值的偏离程度。

静态误差的求取方法如下：把全部输出数据与拟合直线上对应值的残差，看成是随

即分布，求出其标准偏差，即

21)y(11n

iin△

式中 iy△— 各测试点的残差；n—测试点数。

取2和3值即为传感器的静态误差。静态误差也可用相对误差来表示，即

%100)/3(FSy （1-15）

静态误差也是一向综合指标，他基本上包括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，若者几项误差是随机的、独立的、正态分布的，也可以把这几个

传感器的基本特性

传感器的基本特件是指传感器的输出与输入之间的关系。由1—传感器洲量的参数一般有

两种形式：一种是不随时间的变化而变化(或变化极其缓慢)的稳态信号，另“种是随N间的

变化而变化的动态信号。因此传感器的基本特性分为静态特性和动态特性。

件感器的静态特性与指标如下：

传感器的静态特件是指化感器输入信号处T低定状态时，其输出与输入之间呈现的关系。

表不力

式中，y—一传感器输出量i

f一传感器输人员

AL)——传感器的零位输出；

A J——传感器的灵敏座，A：，A√”，A n为非线件项系数。

衡量静态待件的主要指标有精确度、稳定件、灵敏度、线性度、迟滞和可靠性等。

(1)精确皮 精确度足反映测旦系统小系统误差和随机误差的综合评走指标。与精确度

有关的指挪有精密度、准确皮利精确度。

①精密度。说刚测量系统指示值的分散租皮。精密度反映j’随机误差的大小，精密度高

则随机误差小。

②准确度。说叫测量系统的输山值偏离真值的程度。避确度炬系统误差大小的标志．脏

确度高则系统误差小。

②精确度。是准确度与ATMEL代理商精密度两者的总和，常用仪表的基本误差表不。精确度而表示精 密度和难确度都而。

Iql—4个的肘市例子有助十对牌确皮、精密度和精确度3个概念的理解。图(a)表不准

确度；苟而精密度低；图(b)大示精密度尚而淮确度低；阎(c)表不准确度和精密度部高。即它的

桔确陵尚。 (2)稳定性 传感器的稳定性常用稳定度和影响系数表尔。

①稳定度。是指在规定I：作条件范围和规定时间内，传感器性能保持不变的能力。传感

器在工作时，内部随机变动的因素很多，例如发生周期性变动、漂移或机械部分的摩擦等都会

引起输出值的变化。

稳定度 般用甫复件的数值羽I观测时间的长短表示。例如，某传感器输出电压值每小时变化1．5rnv。可4成稳定度为1．5n、v儿。