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）

《传感器及应用》（第2版） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第1章 传感器的基本概念 1.2 传感器的定义与组成 知识目标 1.理解传感器的定义和组成，包括传感器是什么，由哪些部分组成以及其基本原理是什么。 2.掌握传感器的基本特性，如灵敏度、精度、响应时间等重要特点。 3.能够识别不同类型的传感器，并理解它们在各个领域的应用。 能力目标 1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心，激发对传感器技术的进一步探索和学习的热情。 2.培养学生对科技发展的敬畏和感恩之情，认识到传感器技术对现代社会的重要性和影响。 情感目标 能够准确描述传感器的定义、组成及基本特性，形成系统化的知识结构。 具备分析和比较不同传感器特性的能力，能够根据实际需求选择合适的传感器类型。 具备探索和应用传感器技术的能力，能够在实际问题中运用传感器进行数据采集和监测。 三维目标 导入情景 01 下图所示的是激光传感器的示意图 新知学习 02 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，如图 1-2 所示。其中，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。 新知学习 02 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。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。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。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。例如半导休气体传感器、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 02 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 02 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 02 3.输入输出特性 传感器输人输出特性可分静态特性和动态特性。静态特性是指输人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人量的关系。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 02 (1) 线性度 传感器的线性度是指传感器输出-输人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 02 线性度又称为非线性误差。通常总是希望输出-输入特性曲线为线性，但实际的输出-输人特性只能接近线性，实际曲线与拟合直线之间存在的偏差就是传感器的非线性绝对误差。 (2)灵敏度 传感器的灵敏度是指传感器在稳定标准条件下，输出变化量与输人变化量的比值，即 二、传感器的基本特性 新知学习 02 (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