物理傳感器將是下述內(nèi)容的主要介紹對象,通過這篇文章,小編希望大家可以對它的相關(guān)情況以及信息有所認識和了解,詳細內(nèi)容如下。
一、物理傳感器
傳感器(Sensor)是一種常見又很重要的器件,它是感受規(guī)定的被測量的各種量并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為有用信號的器件或裝置。對于傳感器來說,按照輸入的狀態(tài),輸入可以分成靜態(tài)量和動態(tài)量。我們可以根據(jù)在各個值的穩(wěn)定狀態(tài)下,輸出量和輸入量的關(guān)系得到傳感器的靜態(tài)特性。傳感器的靜態(tài)特性的主要指標有線性度、遲滯、重復性、靈敏度和準確度等。傳感器的動態(tài)特性則指的是對于輸入量隨著時間變化的響應特性。動態(tài)特性通常采用傳遞函數(shù)等自動控制的模型來描述。
物理傳感器是檢測物理量的傳感器。它是利用某些物理效應,把被測量的物理量轉(zhuǎn)化成為便于處理的能量形式的信號的裝置。其輸出的信號和輸入的信號有確定的關(guān)系。主要的物理傳感器有光電式傳感器、壓電傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導纖維傳感器等。作為例子,讓我們看看比較常用的光電式傳感器。這種傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成為電信號,它直接檢測來自物體的輻射信息,也可以轉(zhuǎn)換其他物理量成為光信號。其主要的原理是光電效應:當光照射到物質(zhì)上的時候,物質(zhì)上的電效應發(fā)生改變,這里的電效應包括電子發(fā)射、電導率和電位電流等。顯然,能夠容易產(chǎn)生這樣效應的器件成為光電式傳感器的主要部件,比如說光敏電阻。這樣,我們知道了光電傳感器的主要工作流程就是接受相應的光的照射,通過類似光敏電阻這樣的器件把光能轉(zhuǎn)化成為電能,然后通過放大和去噪聲的處理,就得到了所需要的輸出的電信號。這里的輸出電信號和原始的光信號有一定的關(guān)系,通常是接近線性的關(guān)系,這樣計算原始的光信號就不是很復雜了。其他的物理傳感器的原理都可以類比于光電式傳感器。
二、物理傳感器靜態(tài)特性
傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號,傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān),所以它們之間的關(guān)系,即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程,或以輸入量作橫坐標,把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有:線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。
(1)線性度:指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。
(2)靈敏度:靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應輸入量增量之比。用S表示靈敏度。
(3)遲滯:傳感器在輸入量由小到大(正行程)及輸入量由大到小(反行程)變化期間其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。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。
(4)重復性:重復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時,所得特性曲線不一致的程度。
(5)漂移:傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下,傳感器輸出量隨著時間變化,此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面:一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù);二是周圍環(huán)境(如溫度、濕度等)。
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