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微科普——传感器的分类及主要特性

2018-12-06

  1、按传感器的物理量分类,可分为位移、力、速度、温度、流量、气体成份等传感器。 

      2、按传感器工作原理分类,可分为电阻、电容、电感、电压、光电、光栅热电偶等传感器。

  3、按传感器输出信号的性质分类,可分为:输出为开关量(“1”和“0”或“开”和“关”)的开关型传感器;输出为模仿型传感器;输出为脉冲或代码的数字型传感器。

  传感器的静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有相互联系。由于这时输入量和输出量都和时刻无关,所以它们之间的联系,即传感器的静态特性可用一个不含时刻变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描绘。表征传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辩力和迟滞等。

  所谓动态特性,是指传感器在输入改变时,它的输出的特性。在实际作业中,传感器的动态特性常用它对某些规范输入信号的呼应来表明。这是由于传感器对规范输入信号的呼应容易用试验办法求得,并且它对规范输入信号的呼应与它对任意输入信号的呼应之间存在必定的联系,往往知道了前者就能推定后者。最常用的规范输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,所以传感器的动态特性也常用阶跃呼应和频率呼应来表明。

  一般情况下,传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际作业中,为使仪表具有均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能目标。拟合直线的选取有多种办法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点误差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线,此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

  灵敏度是指传感器在稳态作业情况下输出量改变△y对输入量改变△x的比值。

  灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如,某位移传感器,在位移改变1mm时,输出电压改变为200mV,则其灵敏度应表明为200mV/mm。

  提高灵敏度,可得到较高的丈量精度。但灵敏度愈高,丈量范围愈窄,安稳性也往往愈差。

  分辩力是指传感器可能感遭到的被丈量的最小改变的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地改变。当输入改变值未超越某一数值时,传感器的输出不会发作改变,即传感器对此输入量的改变是分辩不出来的。只有当输入量的改变超越分辩力时,其输出才会发作改变。

  电阻式传感器

  电阻应变式传感器

  压阻式传感器

  用作压阻式传感器的基片(或称膜片)资料主要为硅片和锗片,硅片为敏感资料而制成的硅压阻传感器越来越遭到人们的注重,尤其是以丈量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为遍及。

  热电阻传感器主要是运用电阻值随温度改变而改变这一特性来丈量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合,这种传感器比较适用。现在较为广泛的热电阻资料为铂、铜、镍等,它们具有电阻温度系数大、线性好、性能安稳、运用温度范围宽、加工容易等特色。用于丈量-200℃~+500℃范围内的温度。

  迟滞特性表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度,一般用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F.S的百分比表明,迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。

  传感器千差万别,即使关于相同品种的测定量也可选用不同作业原理的传感器,因此,要依据需求选用最适宜的传感器。

  如果误选传感器,就会降低体系的可靠性。为此,要从体系整体考虑,清晰运用的目的以及选用传感器的必要性,绝对不要选用不适宜的传感器与不必要的传感器。丈量条件列举如下,即丈量目的,丈量量的选定,丈量的范围,输入信号的带宽,要求的精度,丈量所需求的时刻,过输入发作的频频程度。

  选用传感器时,要考虑传感器的下述性能,即精度,安稳性,呼应速度,模仿信号或者数字信号,输出量及其电平,被测目标特性的影响,校准周期,过输人维护。

  传感器的运用条件即为设置的场所,环境(湿度、温度、振动等),丈量的时刻,与显示器之间的信号传输间隔,与外设的连接方法,供电电源容量。


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