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傳感器與檢測技術(第2版) 版權信息
- ISBN：9787030723161
- 條形碼：9787030723161 ; 978-7-03-072316-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
傳感器與檢測技術(第2版) 內容簡介
本書全面系統地介紹了各種傳感器的工作原理、結構、技術指標、使規特點、應用實例，并以如何快速搭建一個檢測系統的硬件、軟件為主線，介紹了與檢測系統設計相關的誤差分析與數據處理、信號變換與處理電路、設計步驟、抗干擾技術等。 全書共12章，分為傳感器與檢測技術基礎、信號變換與處理電路、常規傳感器、新型傳感器、檢測系統設計基礎五部分。本書體系結構完整、內容豐富，理論聯系實際，編寫力求做到系統性、實用性、優選性相結合，把新技術、新成果融入傳統知識中。 本書可作為高等院校自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器專業的教材，也可作為機電類等其他相關專業本科生、研究生的教材或參考書，還可供從事傳感器、檢測技術開發與應用的科研和工程人員參考。
傳感器與檢測技術(第2版) 目錄
目錄
第1章 傳感器與檢測技術基礎 1
1.1 傳感器基礎知識 1
1.1.1 傳感器概述 1
1.1.2 傳感器的特性與指標 3
1.1.3 傳感器選用原則 6
1.1.4 傳感器的標定和校準 7
1.2 檢測的基本概念 8
1.2.1 測量的基本概念 8
1.2.2 檢測技術的任務和要求 10
1.2.3 檢測技術的發展趨勢 10
1.3 檢測系統 10
1.4 測量誤差與數據處理 12
1.4.1 測量誤差的概念和分類 12
1.4.2 測量數據的處理 15
1.4.3 測量不確定度 21
本章小結 25
習題與思考題 26
第2章 信號變換與處理電路 27
2.1 信號放大電路 27
2.1.1 基本放大電路 27
2.1.2 測量放大電路 32
2.2 信號處理電路 34
2.2.1 采樣保持 34
2.2.2 濾波電路 38
2.3 信號轉換電路 44
2.3.1 A/D轉換器 44
2.3.2 D/A轉換器 47
本章小結 51
習題與思考題 52
第3章 電阻應變式傳感器 53
3.1 電阻應變片的工作原理 53
3.1.1 電阻應變效應 53
3.1.2 壓阻效應 54
3.2 電阻應變片的種類與特性 55
3.2.1 電阻應變片的種類 55
3.2.2 電阻應變片的主要特性 56
3.3 電阻應變片的溫度誤差及其補償 57
3.3.1 應變片的溫度誤差 57
3.3.2 電阻應變片的溫度補償方法 58
3.4 電阻應變片的選擇 59
3.5 測量電路 60
3.5.1 直流電橋 60
3.5.2 交流電橋 60
3.6 電阻應變片的布片與組橋 61
3.7 電阻應變式傳感器的應用 62
3.7.1 柱(筒)式力傳感器 62
3.7.2 應變式加速度傳感器 62
本章小結 63
習題與思考題 63
第4章 電容式傳感器 65
4.1 電容式傳感器工作原理與特性 65
4.2 電容式傳感器的等效電路與測量電路 68
4.2.1 電容式傳感器的等效電路 68
4.2.2 電容式傳感器的測量電路 69
4.3 電容式傳感器的應用 71
4.3.1 電容式壓力傳感器 71
4.3.2 電容式加速度傳感器 71
4.3.3 差動電容式測厚傳感器 71
本章小結 72
習題與思考題 72
第5章 電感式傳感器 73
5.1 差動螺管式(自感式)傳感器 73
5.1.1 工作原理 73
5.1.2 典型的差動螺管式傳感器 74
5.2 差動變壓器式(互感式)傳感器 74
5.2.1 螺線管式差動變壓器 75
5.2.2 差動變壓器式傳感器測量電路 77
5.3 電渦流式傳感器 78
5.3.1 電渦流效應 78
5.3.2 工作原理 78
5.3.3 電渦流形成范圍 79
5.4 電感式傳感器的應用 82
5.4.1 差動變壓器式傳感器的應用 82
5.4.2 電渦流式傳感器的應用 82
本章小結 83
習題與思考題 84
第6章 磁電式傳感器 85
6.1 磁敏電阻 85
6.1.1 磁阻效應 85
6.1.2 磁敏電阻的分類與特性 85
6.2 磁敏二極管和磁敏三極管 86
6.2.1 磁敏二極管 86
6.2.2 磁敏三極管 88
6.3 霍爾傳感器 89
6.3.1 霍爾效應及元件 90
6.3.2 霍爾元件的主要特性參數 91
6.3.3 霍爾傳感器的應用 92
本章小結 93
習題與思考題 94
第7章 壓電式傳感器 95
7.1 壓電效應與壓電材料 95
7.1.1 壓電效應 95
7.1.2 壓電材料及特性 95
7.2 壓電方程及壓電常數矩陣 97
7.2.1 石英晶體的壓電方程 97
7.2.2 壓電陶瓷的壓電方程 98
7.3 壓電式傳感器的等效電路與測量電路 100
7.3.1 壓電式傳感器的等效電路 100
7.3.2 壓電式傳感器的測量電路 101
7.3.3 壓電元件的連接 102
7.4 壓電式傳感器的應用 103
7.4.1 壓電式測力傳感器 103
7.4.2 壓電式加速度傳感器 104
本章小結 104
習題與思考題 105
第8章 熱電式傳感器 106
8.1 熱電偶傳感器 106
8.1.1 熱電效應 106
8.1.2 熱電偶的基本定律 108
8.1.3 熱電偶類型和材料 109
8.1.4 熱電偶的結構形式110
8.1.5 熱電偶的冷端溫度的補償 111
8.1.6 熱電偶的實用測溫電路 113
8.2 金屬熱電阻傳感器 114
8.2.1 鉑熱電阻 114
8.2.2 銅熱電阻 115
8.2.3 熱電阻的結構 115
8.2.4 熱電阻的引線方式 115
8.3 熱敏電阻 117
8.3.1 熱敏電阻的特性與分類 117
8.3.2 熱敏電阻的結構與特點 118
8.3.3 熱敏電阻的應用 118
本章小結 119
習題與思考題 119
第9章 光電式傳感器 120
9.1 光電效應 120
9.2 光電器件 121
9.2.1 外光電效應型光電器件 121
9.2.2 內光電效應型光電器件 122
9.3 光纖傳感器 131
9.3.1 光纖的結構和傳光原理 131
9.3.2 光纖的主要參數 134
9.3.3 光纖傳感器的組成及分類 134
9.3.4 光纖傳感器的工作原理 135
9.3.5 光纖傳感器的應用 137
9.4 光柵數字傳感器 139
9.4.1 光柵的結構和工作原理 139
9.4.2 光柵數字傳感器的組成 141
9.4.3 光柵數字傳感器的應用 144
9.5 固體圖像傳感器 144
9.5.1 CCD的基本原理 144
9.5.2 CCD圖像傳感器的分類 148
9.5.3 CCD圖像傳感器的特性參數 148
9.5.4 CCD圖像傳感器的應用 149
9.6 紅外傳感器 149
9.6.1 紅外線 150
9.6.2 紅外探測器 150
9.6.3 紅外傳感器的應用 152
本章小結 155
習題與思考題 156
第10章 化學式傳感器 157
10.1 概述 157
10.2 半導體氣敏傳感器 160
10.3 氣敏傳感器的應用 166
本章小結 168
習題與思考題 169
第11章 新型傳感器 170
11.1 微傳感器 170
11.1.1 微機電系統與微型傳感器 170
11.1.2 微型壓力傳感器 171
11.1.3 微型加速度計 173
11.2 集成化智能傳感器 175
11.2.1 智能傳感器概述 175
11.2.2 單片集成化智能傳感器 179
11.2.3 單片智能溫度傳感器的原理與應用 180
11.2.4 集成濕度傳感器的原理與應用 191
11.3 模糊傳感器 195
11.3.1 模糊傳感器概述 195
11.3.2 模糊傳感器的基本功能 196
11.3.3 模糊傳感器的結構及實現方法 196
11.3.4 模糊傳感器的應用 197
11.4 可穿戴傳感器 198
11.4.1 可穿戴傳感器概述 198
11.4.2 可穿戴傳感器的原理和設計 199
11.4.3 可穿戴傳感器的應用 201
11.5 傳感器網絡 201
11.5.1 傳感器網絡概述 201
11.5.2 傳感器網絡的結構 202
11.6 虛擬儀器系統 203
11.6.1 虛擬儀器的結構及特點 203
11.6.2 虛擬儀器軟件開發平臺——LabVIEW簡介 205
11.6.3 基于LabVIEW的數據采集方法及實例 209
本章小結 212
習題與思考題 213
第12章 檢測系統設計基礎 214
12.1 檢測系統的構成形式 214
12.1.1 標準總線檢測系統 214
12.1.2 專用計算機檢測系統 217
12.1.3 混合型計算機檢測系統 218
12.1.4 網絡化檢測系統 218
12.2 檢測系統設計的一般原則與開發過程 219
12.2.1 檢測系統設計的一般原則 219
12.2.2 檢測系統設計的一般開發過程 220
12.3 檢測系統設計步驟 221
12.3.1 檢測系統需求分析 221
12.3.2 檢測系統總體方案設計 222
12.3.3 檢測系統硬件設計 223
12.3.4 檢測系統軟件設計 224
12.3.5 系統集成與系統維護 225
12.4 檢測系統抗干擾設計 226
12.4.1 產生干擾的因素與干擾分類 226
12.4.2 干擾傳播的途徑 229
12.4.3 抗干擾的基本措施 230
12.5 檢測系統可靠性設計 237
12.5.1 可靠性的基本概念 237
12.5.2 可靠性設計的基本概念 238
12.5.3 可靠性設計方法 238
12.6 檢測系統設計實例 240
12.6.1 近紅外光譜檢測系統設計 240
12.6.2 基于GSM網絡的工業氯氣遠程監測系統設計 244
12.6.3 基于氣體傳感器的變壓器在線溶解氣體監測系統設計 248
本章小結 251
習題與思考題 251
參考文獻 252
第1章 傳感器與檢測技術基礎 1
1.1 傳感器基礎知識 1
1.1.1 傳感器概述 1
1.1.2 傳感器的特性與指標 3
1.1.3 傳感器選用原則 6
1.1.4 傳感器的標定和校準 7
1.2 檢測的基本概念 8
1.2.1 測量的基本概念 8
1.2.2 檢測技術的任務和要求 10
1.2.3 檢測技術的發展趨勢 10
1.3 檢測系統 10
1.4 測量誤差與數據處理 12
1.4.1 測量誤差的概念和分類 12
1.4.2 測量數據的處理 15
1.4.3 測量不確定度 21
本章小結 25
習題與思考題 26
第2章 信號變換與處理電路 27
2.1 信號放大電路 27
2.1.1 基本放大電路 27
2.1.2 測量放大電路 32
2.2 信號處理電路 34
2.2.1 采樣保持 34
2.2.2 濾波電路 38
2.3 信號轉換電路 44
2.3.1 A/D轉換器 44
2.3.2 D/A轉換器 47
本章小結 51
習題與思考題 52
第3章 電阻應變式傳感器 53
3.1 電阻應變片的工作原理 53
3.1.1 電阻應變效應 53
3.1.2 壓阻效應 54
3.2 電阻應變片的種類與特性 55
3.2.1 電阻應變片的種類 55
3.2.2 電阻應變片的主要特性 56
3.3 電阻應變片的溫度誤差及其補償 57
3.3.1 應變片的溫度誤差 57
3.3.2 電阻應變片的溫度補償方法 58
3.4 電阻應變片的選擇 59
3.5 測量電路 60
3.5.1 直流電橋 60
3.5.2 交流電橋 60
3.6 電阻應變片的布片與組橋 61
3.7 電阻應變式傳感器的應用 62
3.7.1 柱(筒)式力傳感器 62
3.7.2 應變式加速度傳感器 62
本章小結 63
習題與思考題 63
第4章 電容式傳感器 65
4.1 電容式傳感器工作原理與特性 65
4.2 電容式傳感器的等效電路與測量電路 68
4.2.1 電容式傳感器的等效電路 68
4.2.2 電容式傳感器的測量電路 69
4.3 電容式傳感器的應用 71
4.3.1 電容式壓力傳感器 71
4.3.2 電容式加速度傳感器 71
4.3.3 差動電容式測厚傳感器 71
本章小結 72
習題與思考題 72
第5章 電感式傳感器 73
5.1 差動螺管式(自感式)傳感器 73
5.1.1 工作原理 73
5.1.2 典型的差動螺管式傳感器 74
5.2 差動變壓器式(互感式)傳感器 74
5.2.1 螺線管式差動變壓器 75
5.2.2 差動變壓器式傳感器測量電路 77
5.3 電渦流式傳感器 78
5.3.1 電渦流效應 78
5.3.2 工作原理 78
5.3.3 電渦流形成范圍 79
5.4 電感式傳感器的應用 82
5.4.1 差動變壓器式傳感器的應用 82
5.4.2 電渦流式傳感器的應用 82
本章小結 83
習題與思考題 84
第6章 磁電式傳感器 85
6.1 磁敏電阻 85
6.1.1 磁阻效應 85
6.1.2 磁敏電阻的分類與特性 85
6.2 磁敏二極管和磁敏三極管 86
6.2.1 磁敏二極管 86
6.2.2 磁敏三極管 88
6.3 霍爾傳感器 89
6.3.1 霍爾效應及元件 90
6.3.2 霍爾元件的主要特性參數 91
6.3.3 霍爾傳感器的應用 92
本章小結 93
習題與思考題 94
第7章 壓電式傳感器 95
7.1 壓電效應與壓電材料 95
7.1.1 壓電效應 95
7.1.2 壓電材料及特性 95
7.2 壓電方程及壓電常數矩陣 97
7.2.1 石英晶體的壓電方程 97
7.2.2 壓電陶瓷的壓電方程 98
7.3 壓電式傳感器的等效電路與測量電路 100
7.3.1 壓電式傳感器的等效電路 100
7.3.2 壓電式傳感器的測量電路 101
7.3.3 壓電元件的連接 102
7.4 壓電式傳感器的應用 103
7.4.1 壓電式測力傳感器 103
7.4.2 壓電式加速度傳感器 104
本章小結 104
習題與思考題 105
第8章 熱電式傳感器 106
8.1 熱電偶傳感器 106
8.1.1 熱電效應 106
8.1.2 熱電偶的基本定律 108
8.1.3 熱電偶類型和材料 109
8.1.4 熱電偶的結構形式110
8.1.5 熱電偶的冷端溫度的補償 111
8.1.6 熱電偶的實用測溫電路 113
8.2 金屬熱電阻傳感器 114
8.2.1 鉑熱電阻 114
8.2.2 銅熱電阻 115
8.2.3 熱電阻的結構 115
8.2.4 熱電阻的引線方式 115
8.3 熱敏電阻 117
8.3.1 熱敏電阻的特性與分類 117
8.3.2 熱敏電阻的結構與特點 118
8.3.3 熱敏電阻的應用 118
本章小結 119
習題與思考題 119
第9章 光電式傳感器 120
9.1 光電效應 120
9.2 光電器件 121
9.2.1 外光電效應型光電器件 121
9.2.2 內光電效應型光電器件 122
9.3 光纖傳感器 131
9.3.1 光纖的結構和傳光原理 131
9.3.2 光纖的主要參數 134
9.3.3 光纖傳感器的組成及分類 134
9.3.4 光纖傳感器的工作原理 135
9.3.5 光纖傳感器的應用 137
9.4 光柵數字傳感器 139
9.4.1 光柵的結構和工作原理 139
9.4.2 光柵數字傳感器的組成 141
9.4.3 光柵數字傳感器的應用 144
9.5 固體圖像傳感器 144
9.5.1 CCD的基本原理 144
9.5.2 CCD圖像傳感器的分類 148
9.5.3 CCD圖像傳感器的特性參數 148
9.5.4 CCD圖像傳感器的應用 149
9.6 紅外傳感器 149
9.6.1 紅外線 150
9.6.2 紅外探測器 150
9.6.3 紅外傳感器的應用 152
本章小結 155
習題與思考題 156
第10章 化學式傳感器 157
10.1 概述 157
10.2 半導體氣敏傳感器 160
10.3 氣敏傳感器的應用 166
本章小結 168
習題與思考題 169
第11章 新型傳感器 170
11.1 微傳感器 170
11.1.1 微機電系統與微型傳感器 170
11.1.2 微型壓力傳感器 171
11.1.3 微型加速度計 173
11.2 集成化智能傳感器 175
11.2.1 智能傳感器概述 175
11.2.2 單片集成化智能傳感器 179
11.2.3 單片智能溫度傳感器的原理與應用 180
11.2.4 集成濕度傳感器的原理與應用 191
11.3 模糊傳感器 195
11.3.1 模糊傳感器概述 195
11.3.2 模糊傳感器的基本功能 196
11.3.3 模糊傳感器的結構及實現方法 196
11.3.4 模糊傳感器的應用 197
11.4 可穿戴傳感器 198
11.4.1 可穿戴傳感器概述 198
11.4.2 可穿戴傳感器的原理和設計 199
11.4.3 可穿戴傳感器的應用 201
11.5 傳感器網絡 201
11.5.1 傳感器網絡概述 201
11.5.2 傳感器網絡的結構 202
11.6 虛擬儀器系統 203
11.6.1 虛擬儀器的結構及特點 203
11.6.2 虛擬儀器軟件開發平臺——LabVIEW簡介 205
11.6.3 基于LabVIEW的數據采集方法及實例 209
本章小結 212
習題與思考題 213
第12章 檢測系統設計基礎 214
12.1 檢測系統的構成形式 214
12.1.1 標準總線檢測系統 214
12.1.2 專用計算機檢測系統 217
12.1.3 混合型計算機檢測系統 218
12.1.4 網絡化檢測系統 218
12.2 檢測系統設計的一般原則與開發過程 219
12.2.1 檢測系統設計的一般原則 219
12.2.2 檢測系統設計的一般開發過程 220
12.3 檢測系統設計步驟 221
12.3.1 檢測系統需求分析 221
12.3.2 檢測系統總體方案設計 222
12.3.3 檢測系統硬件設計 223
12.3.4 檢測系統軟件設計 224
12.3.5 系統集成與系統維護 225
12.4 檢測系統抗干擾設計 226
12.4.1 產生干擾的因素與干擾分類 226
12.4.2 干擾傳播的途徑 229
12.4.3 抗干擾的基本措施 230
12.5 檢測系統可靠性設計 237
12.5.1 可靠性的基本概念 237
12.5.2 可靠性設計的基本概念 238
12.5.3 可靠性設計方法 238
12.6 檢測系統設計實例 240
12.6.1 近紅外光譜檢測系統設計 240
12.6.2 基于GSM網絡的工業氯氣遠程監測系統設計 244
12.6.3 基于氣體傳感器的變壓器在線溶解氣體監測系統設計 248
本章小結 251
習題與思考題 251
參考文獻 252
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傳感器與檢測技術(第2版) 節選
第1章 傳感器與檢測技術基礎 隨著新技術革命的到來，人類開始進入信息社會。物聯網、大數據與傳感器成為這個時代的關鍵詞。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。其中，智能感知技術的關鍵就是傳感器和大數據。傳感器負責采集信息、大數據處理和分析信息。傳感器是獲取自然和生產領域中信息的主要途徑與手段，就好像人要靠嗅覺、聽覺、視覺、味覺、觸覺等感官來獲取外界信息一樣，在自動化生產過程中，通過各種傳感器來獲取生產過程中的參數，使設備工作在正常狀態或*佳狀態，并使產品質量達到*好。傳感器在我們日常生活中應用廣泛，如常用的智能手環、計步器、電子血壓器等的核心器件都是傳感器。如今，傳感器早已滲透到生產和生活的各個領域，是采集數據的基本工具，是實現智能化的基礎。 檢測技術是一門以研究自動檢測系統中信息提取、信息轉換，以及信息處理和傳輸的理論與技術為主要內容的應用技術學科。檢測技術的發展與日常生產和科學技術的發展密切相關，它們互相依賴、相互促進。現代科技的發展不斷地向檢測技術提出新的要求，推動了檢測技術的發展。與此同時，檢測技術迅速吸取各個科技領域的新成果，開發出新的檢測方法和先進的檢測儀器，同時又給科學研究提供了有力的工具和先進的手段，從而促進科學技術的發展。在進入信息社會的今天，人們對信息的提取、處理和傳輸的要求更加迫切。傳感器是信息的源頭，只有擁有眾多性能良好的傳感器，才能開發性能更加優越的檢測儀器；而檢測技術，是獲得可靠信息的有效手段？梢哉f，傳感器與檢測技術的發展在很大程度上代表了科學技術的發展水平。 1.1 傳感器基礎知識 1.1.1 傳感器概述 1. 傳感器的定義 傳感器是指能夠感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，其基本功能是檢測信號和進行信號轉換。傳感器的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量等；它的輸出量通常是便于傳輸、轉換、處理和顯示的電信號。電信號有很多形式，如電壓、電流、電容、電阻等，輸出信號的形式通常由傳感器的原理確定。 2. 傳感器的組成 傳感器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路組成，有時還需外加輔助電源提供轉換能量。其組成如圖 1.1所示。 (1)敏感元件是指傳感器中直接感受或響應被測量的部分。 (2)轉換元件是指傳感器中能將敏感元件的輸出轉換成適合于傳輸或測量的電信號部分。 (3)由于傳感器輸出信號一般都很微弱，因此傳感器輸出的信號需要進行信號調理與轉換、放大、運算與調制之后才能進行顯示和參與控制。 圖1.1 傳感器的組成 應該注意的是，并非所有的傳感器都能明顯地區分敏感元件和轉換元件兩個部分，有時二者合為一體。如熱電偶、光敏電阻、半導體氣敏元件等，它們直接將感受到的被測量轉化為電信號。 3. 傳感器的分類 傳感器的品種繁多，原理各異，因此，從不同的角度有多種分類方法。目前常見的分類方法有如下幾種。 (1)按傳感器的工作機理分類，可分為物理型、化學型、生物型等。這種分類方法將物理、化學和生物等學科的原理、規律、效應作為分類的依據。 (2)按構成原理分類，可分為結構型和物性型兩大類。 結構型傳感器是利用物理學的定律構成的，這類傳感器的特點是傳感器的性能與它的構成材料沒有多大關系，而以敏感元件的結構參數變化實現信號轉換，如差動變壓器式傳感器。 物性型傳感器是利用物質的某些客觀屬性構成的，它的性能隨構成材料的不同而異，如光電管、半導體傳感器等。 (3)按傳感器的能量關系分類，可分為能量控制型傳感器和能量轉換型傳感器。 能量控制型傳感器又稱為無源傳感器，在信息變換過程中，其能量需外電源供給，但受被測輸入量控制。如電阻、電感、電容等傳感器都屬于這一類，常用于電橋和諧振電路等電路測量。 能量轉換型傳感器又稱為換能器或有源傳感器，它一般將非電能量轉換成電能量，通常配有放大電路。如基于霍爾效應、壓電效應、熱電效應、光電效應等原理構成的傳感器均屬于此類。 (4)按被測參數分類，如對溫度、壓力、位移、速度等的測量，相應的有溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器等。 (5)按傳感器的工作原理分類，可分為應變式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、磁電式傳感器、光電式傳感器等。 本書主要介紹各種傳感器的工作原理，對工程上的被測參數，則著重于介紹如何合理選擇和使用傳感器。 1.1.2 傳感器的特性與指標 傳感器所檢測的輸入量一般有兩種形式：一種是靜態量或準靜態 (即輸入是不隨時間變化的常量 )，另一種是動態量 (即輸入是隨時間變化的變量 )。兩種情況下的輸入輸出特性應分開考慮，因此將傳感器的基本特性分為靜態特性和動態特性。 1. 傳感器的靜態特性 靜態特性是指檢測系統的輸入為不隨時間變化的恒定信號時，系統的輸出與輸入之間的關系。靜態特性的輸入與輸出關系式中不含時間變量。衡量傳感器靜態特性的指標主要包括線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。 (1)線性度：又稱非線性誤差，是指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離擬合直線的程度。通常用相對誤差表示，即 (1.1) 式中，ΔLmax為實際特性曲線與擬合直線之間的*大偏差值； YFS為滿量程輸出值。 可見，非線性誤差的大小是以一定的擬合直線為基準得到的，擬合直線不同，非線性誤差也不同。目前常用的擬合方法有理論擬合、端點擬合、過零旋轉擬合、*小二乘法擬合等。 (2)靈敏度：是指傳感器的輸出量增量 Δy與引起該增量的輸入量增量 Δx之比。用 S表示靈敏度，即 (1.2) Δx 它表示單位輸入量的變化所引起傳感器輸出量的變化，顯然，靈敏度 S越大，表示傳感器越靈敏，一般希望傳感器的靈敏度高，在滿量程范圍內是恒定的。對線性傳感器，其靈敏度為一個常數，如圖 1.2(a)所示，靈敏度為其靜態特性的斜率，即 (1.3) 圖 1.2傳感器的靈敏度 而對非線性傳感器，其靈敏度為一個變量，如圖 1.2(b)所示，靈敏度為工作點處的切線斜率，即 (1.4) (3)遲滯：傳感器在正(輸入量增大)、反(輸入量減小 )行程期間其輸出 -輸入特性曲線不重合的現象稱為遲滯，如圖 1.3所示。也就是說，對于同一大小的輸入信號，傳感器的正、反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。傳感器在全量程范圍內*大的遲滯差值 .Hmax與滿量程輸出值 YFS之比稱為遲滯誤差，用.H 表示，即 (1.5) 遲滯特性是由傳感器敏感元件材料的物理性質和機械零部件的缺陷所造成的，如彈性敏感元件彈性滯后、運動部件摩擦、傳動機構的間隙、緊固件松動等。 (4)重復性：是指在同一工作條件下，傳感器在輸入量按同一方向做全量程多次測量時，所得輸出 -輸入曲線不一致的程度，如圖 1.4所示。重復性誤差屬于隨機誤差，常用標準差 .表示，也可用正、反行程中*大差值 .Rmax計算，即 (1.6) 或 (1.7) 圖 1.3遲滯特性 圖 1.4重復性 (5)漂移：傳感器的漂移是指在一定的時間間隔內，傳感器的輸出量發生與輸入量無關的變化。產生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結構參數發生老化；二是周圍環境 (如溫度、濕度等 )發生變化。*常見的漂移是溫度漂移，即周圍環境溫度變化而引起輸出量的變化，溫度漂移主要表現為溫度零點漂移和溫度靈敏度漂移。 溫度漂移通常用傳感器工作環境溫度偏離標準環境溫度(一般為 20℃)時的輸出值的變化量與溫度變化量之比來表示，即 (1.8) Δt 式中，為工作環境溫度 t與標準環境溫度 t20之差，即；yt、y20分別為傳感器在環境溫度為 t和 t20時的輸出。 (6)測量范圍與量程：測量范圍指正常工作條件下，檢測系統或儀表能夠測量的被測量 值的大小區間。例如，某銅電阻溫度傳感器的測量范圍為-50～+150℃。量程是測量范圍上限值與下限值的代數差，如上述銅電阻溫度計的量程為 200℃。 2. 傳感器的動態特性 傳感器的動態特性是指輸入為隨時間變化的信號時，系統的輸出與輸入之間的關系。對傳感器而言，希望其輸出量隨時間的變化關系與輸入量隨時間的變化關系盡可能一致，但實際情況是，除了具有理想的比例特性的環節，輸出信號不會與輸入信號有相同的時間函數，這種輸出與輸入之間的差異就是動態誤差，因此需要研究其動態特性。由于實際測量時輸入量是千變萬化的，故工程上通常采用輸入“標準”信號函數的方法進行分析，并由此確定評定動態特性的指標。下面簡單介紹對階躍輸入的響應 (階躍響應 )和正弦輸入的響應(頻率響應)特性及性能指標。 1)單位階躍響應性能指標圖 1.5所示為衰減振蕩的二階傳感器輸出的單位階躍響應曲線。單位階躍響應的性能 指標主要有： 峰值時間 tp——振蕩峰值所對應的時間； *大超調量 σp——響應曲線偏離單位階躍曲線的*大值； 上升時間 tr ——響應曲線從穩態值的 10%上升到穩態值的 90%所需的時間； 延遲時間 td ——響應曲線上升到穩態值的 50%所需的時間； 調節時間 ts——響應曲線進入并且不再超出誤差帶所需要的*短時間。誤差帶通常規定 為穩態值的或；穩態誤差ess ——系統響應曲線的穩態值與希望值之差。圖 1.6所示為一階傳感器輸出的單位階躍響應曲線。單位階躍響應的性能指標主要有：時間常數 .——一階傳感器輸出上升到穩態值的 63.2%所需的時間；延遲時間 td——傳感器輸出達到穩態值的 50%所需的時間；上升時間 tr——傳感器輸出達到穩態值的 90%所需的時間。 圖1.5 二階傳感器的單位階躍響應曲線 圖1.6 一階傳感器的單位階躍響應曲線 *大超調量反映傳感器響應的平穩性 (即穩定性 )；上升時間、延遲時間、調節時間等反映傳感器響應的快速性；穩態誤差反映傳感器響應的穩態精確度。 2)頻率響應特性指標反映傳感器頻率響應的頻域性能指標主要有通頻帶 (或頻帶 )，上、下限截止頻率，固有頻率及時間常數等。通頻帶——傳感器增益保持在一定值的頻率范圍，即對數幅頻特性曲線上幅值衰減 3dB 時所對應的頻率范圍，稱為傳感器的頻帶或通頻帶，對應有上、下限截止頻率。固有頻率——二階傳感器的固有頻率表征其動態特性。時間常數——表征一階傳感器的動態特性，越小，頻帶越寬。 1.1.3 傳感器選用原則 如何根據具體的測量目的、測量對象、使用條件以及測量環境合理地選用傳感器，是測量時首先要解決的問題。選用傳感器時應考慮的因素很多，但選用時不一定能滿足所有要求，應根據被測參數的變化范圍、傳感器的性能指標、環境等要求選用，側重點有所不同。通常，選用傳感器應從以下幾個方面考慮。 1. 根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型 傳感器的種類繁多，對于同一種被測物理量，可選不同的傳感器，而同一種傳感器，可用來分別測量多種被測量。在進行一次具體的測量之前，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素。究竟哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題
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