1.2 传感器的定义与基本特性（课件）-高一《传感器及应用》同步精品课堂（高教版—第2版）

1.2 传感器的定义与基本特性 传感器及应用 第一章 常用低压电器 1 学习目标 知识目标 熟悉和掌握传感器的定义与基本特性。 能力目标 理解和运用传感器的定义与组成和传感器的基本特性。 情感目标 注重基本概念、基本原理、基本方法的阐述，并考虑中等职业教育的特点，避免了理论推导，增强了实际应用等方面的知识。 新课导入 思考：分小组讨论和总结传感器的基本特性。 新知学习 一 、传感器的定义与组成 传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成有用输出信号(一般为电信号)的器件或装置。它通常由敏感元件、传感元件和测量转换电路组成。 新知学习 敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的部分，传感元件指传感器中能将敏感元件输出转换为适于传输和测量的电信号部分。由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有信号调节与转换电 路将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式，这一部分一般称为测量转换电路。 一 、传感器的定义与组成 新知学习 传感器输出信号有很多形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号的形式由传感器的原理确定。 一 、传感器的定义与组成 新知学习 常见的信号调节与转换电路有放大器、电桥、振荡器、电荷放大器等，它们分别与相应的传感器相配合。 一 、传感器的定义与组成 新知学习 有些国家和有些学科领域，将传感器称为变换器、检测器或探测器等。 一 、传感器的定义与组成 新知学习 应该说明，并不是 所有的传感器都能明显分清敏感元件、传感元件和测量转换电路三个部分，它们可能是三者合 为一体。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的测量转换电路可以安装在传 感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。例如半导体气体传感器、湿度传感器等， 它们一般都是将感受的被测量直接转换为电信号，没有中间转换环节。 一 、传感器的定义与组成 新知学习 1. 精度 精度是评价传感器优良程度的一个指标。精度分为准确度和精密度。所谓准确度就是测量 值对于真值的偏离程度，为修正这种偏差需要进行校正，但完全校正是很麻烦的。因此，使用 时需尽可能地减小误差。所谓精密度就是即使测量相同对象，每次测量也会得到不同测量值， 即为离散偏差。精密度高的传感器价格也高，使用时注意不要损坏。 二、传感器的基本特性 新知学习 2.稳定性 传感器的稳定性有两个指标， 一是系统指示值在一段时间中的变化，以稳定度表示；二是系统外部环境和工作条件变化引起指示值的不稳定，用环境影响系数表示。稳定度指在规定时 间内，测量条件不变的情况下，由检测系统中随机性变动、周期性变动、漂移等引起指示值的 变化。 一般以精密度数值和时间的长短来表示。例如，某仪表电压指示值每小时变化1.3 mV, 则稳定度可表示为1.3 mV/h 。环境影响系数是指检测系统由外界环境变化引起指示值变化的 量。它是由温度、湿度、气压、振动、电源电压及电源频率等一些外加环境因素所引起的。 二、传感器的基本特性 新知学习 3. 输入输出特性 传感器输入输出特性可分静态特性和动态特性。静态特性是指输入的被测量不随时间变化 或随时间变化很缓慢时，传感器的输出量与输入量的关系。它主要有线性度、灵敏度、迟滞、分辨率与分辨力等。 二、传感器的基本特性 新知学习 (1)线性度 传感器的线性度是指传感器输出-输入的实 际特性曲线和拟合直线(如图1-3 所示)之间的最大偏差与输出量程范围之比，即 二、传感器的基本特性 新知学习 (2)灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，输出变化量与输入变化量 的比值，即 式中 K—— 灵敏度，线性传感器的灵敏度是个常数； △y——输出量的变化量； △x——输入量的变化量。 二、传感器的基本特性 新知学习 ( 3 ) 迟滞 传感器的迟滞是指传感器的正向特性与反向特性的不一致程度。产生迟滞现 象的主要原因是传感器的机械部分不可避免地存在着间隙、摩擦及松动等。 (4)分辨率与分辨力 分辨率和分辨力都是用来表示仪表或装置能够检测被测量的最小 量值的性能指标。前者以最大量程的百分数表示，是一个量纲一(习惯上称为无量纲)的量； 后者以最小量程的单位值表示，是一个有量纲的量程。 二、传感器的基本特性 新知学习 (5)动态特性传感器要检测的输入信号是随时间而变化的，传感器的特性应能跟踪输 入信号的变化，这样才可以获得准确的输出信号。如果输入信号变化太快，传感器就可能跟踪 不上。这种跟踪输入信号变化的特性就是响应特性，即为动态特性。动态特性是传感器的重要 特性之一。 二、传感器的基本特性 课程小结 01 02 一 、传感器的定义与组成 二 、传感器的基本特性 1. 精度 2.稳定性 3. 输入输出特性 (1)线性度 (2)灵敏度 ( 3 ) 迟滞 (4)分辨率与分辨力 (5)动态特性传