中国地质大学（武汉）：《传感器及检测技术 Sensor And Measure Technology》课程教学资源（课件讲稿）第1章 传感器概述

第1章传感器概述 1.1 绪论 2 1.2 传感器的一般特性 3 1.3 传感器的标定 ●

第1章 传感器概述 1 1.1 绪论 1.2 传感器的一般特性 3 1.3 传感器的标定 2

1.1基本概念 1.1.1传感器的定义 传感器(Sensor/Transducer)是一种以一定的精 确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便 于应用的某种物理量的测量装置。 ◆它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可 能是化学量、生物量等。 它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、 转换、处理、显示等，主要是电量。 输入输出的转换规律（关系)已知，转换精度要 满足测控系统的应用要求

1.1 基本概念 1.1.1 传感器的定义 传感器(Sensor/Transducer)是一种以一定的精 确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便 于应用的某种物理量的测量装臵。 它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可 能是化学量、生物量等。 它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、 转换、处理、显示等，主要是电量。 输入输出的转换规律（关系）已知，转换精度要 满足测控系统的应用要求

1.1基本概念 附：传感器的定义示意图 物理量、化学量、生物量等 电量（便于传输、转换、 处理、显示) 输入量 输出量 能量转换 传感器的定义示意图

能量转换 输入量 输出量 电量（便于传输、转换、 处理、显示） 物理量、化学量、生物量等 附: 传感器的定义示意图 1.1 基本概念 传感器的定义示意图

1.1基本概念 1.1.2传感器的组成 被测量 电量 敏感 转换 转换 元件 元件 电路 图1-1传感器的组成 敏感元件是直接感受被测量，并输出与被 测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元 件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上 述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电 量输出

1.1 基本概念 1.1.2 传感器的组成 敏感元件是直接感受被测量，并输出与被 测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元 件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上 述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电 量输出。 被测量 电量 敏感 元件 转换 元件 转换 电路 图1-1 传感器的组成

1.1基本概念 附：传感器组成示意图 敏感元件的输出作 为转换元件的输入 被测量 电量 敏感 转换 转换 元件 元件 电路 直接感受被测量 转化为电量参数 传感器组成示意图

1.1 基本概念 被测量 电量 敏感 元件 转换 元件 转换 电路 直接感受被测量 转化为电量参数 敏感元件的输出作 为转换元件的输入 附：传感器组成示意图 传感器组成示意图

1.1基本概念 1.1.3传感器的分类 ◆按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类 ◆按能量的转换分类 可分为能量控制型和能量转换型 ◆按输入量分类 常用的有机、光、电和化学等传感器 ◆按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器

1.1 基本概念 1.1.3 传感器的分类 按工作机理分类 可分为物理型、化学型、生物型 按构成原理又分为：结构型、物性型和复合型三大类 按能量的转换分类 可分为能量控制型和能量转换型 按输入量分类 常用的有机、光、电和化学等传感器 按输出信号的性质分类 可分为模拟式传感器和数字式传感器

1.1基本概念 1.1.4传感器技术的发展方向 ◆开发新的敏感、传感材料 ◆开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ◆研究新一代的智能化传感器及测试系统 ◆传感器发展集成化 ◆多功能与多参数传感器的研究

1.1 基本概念 1.1.4 传感器技术的发展方向 开发新的敏感、传感材料 开发研制新型传感器及组成新型测试系统 研究新一代的智能化传感器及测试系统 传感器发展集成化 多功能与多参数传感器的研究

1.2传感器的一般特性 1.2.1传感器的静态特性 传感器的静态特性定义：被测量处于稳定状 态下的输入输出关系。 1.线性度 ◆传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数 量关系的线性程度。 ◆输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。 ◆传感器的输出与输入关系： y=ao+ax+ax2+...+ax

1.2 传感器的一般特性 1.2.1 传感器的静态特性 传感器的静态特性定义：被测量处于稳定状 态下的输入输出关系。 1．线性度 传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数 量关系的线性程度。 输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。 传感器的输出与输入关系: 0 1 1 2 2 n n y a a x a x ... a x     

1.2传感器的一般特性 ◆ 实际使用中，为了标定和数据处理的方便，希 望得到线性关系，因此引入了非线性补偿电路 或者计算机软件法等补偿环节。 ◆ 非线性的方次不高，输入量变化范围较小时， 可用一条直线（切线或割线)近似地代表实际 曲线的一段。 ◆ 使传感器输出一输入特性线性化，所采用的直 线称为拟合直线

1.2 传感器的一般特性 实际使用中，为了标定和数据处理的方便，希 望得到线性关系，因此引入了非线性补偿电路 或者计算机软件法等补偿环节。 非线性的方次不高，输入量变化范围较小时， 可用一条直线（切线或割线）近似地代表实际 曲线的一段。 使传感器输出—输入特性线性化，所采用的直 线称为拟合直线

1.2传感器的一般特性 y △L=△L 理论拟合 过零旋转拟合” △L2=△L 0 0 端点连线拟合 端点平移拟合 图1-2几种直线拟合方法

1.2 传感器的一般特性 理论拟合 过零旋转拟合 端点连线拟合 端点平移拟合 图1-2 几种直线拟合方法