本书系统地介绍了
传感器的基本知识和基本特性、传感器的标定和校准方法以及应用技术,重点阐述了各类传感器(
电阻应变式、电感式、电容式、压电式、热电式、光电式、数字式、磁敏、气敏、湿敏传感器等)的转换原理、组成结构、特性分析、设计方法、信号调理技术及其在日常生活和生产过程中的典型应用,并对其他现代新型传感器作了简要介绍。
本书可作为高等院校
测控技术与仪器、自动化、
电子信息工程、
机电一体化等专业的教材,也可作为其他相近专业高年级本科生和硕士研究生的学习参考书,同时可供从事电子仪器及测控技术工作的人员参考。
传感器测量系统的示意图如图1—1所示。传感器系统的基本特性是指系统的输出一输入关系特性,即系统输出信号Y(t)与输入(被测
物理量)信号z(t)之间的关系。从误差角度去分析输出一输入特性是测量技术研究的主要内容之一。输出一输入特性虽然是
传感器的外部特性,但与其内部参数密切相关。对传感器系统的基本特性研究,主要用于两个方面:
第一,用作为一个测量系统。这时必须已知传感器系统的基本特性,才能测量输出信号y(t)。这样可通过基本特性和输出来推断导致该输出的系统的输入信号x(t)。这就是未知被测物理量的测量过程。
第二,用于传感器系统本身的研究、设计与建立。这时必须观测系统的输入x(t)及与其相应的输出Y(t),才能推断、建立系统的特性。如果系统特性不满足要求,则应修改相应的内部参数,直至合格为止。
根据输入信号z(t)是随时间变化的还是不随时间变化,基本特性分为静态特性和动态特性,它们是系统对外呈现出的外部特性,但这类特性由其自身的内部参数决定。不同的
传感器具有不同的内部参数,其基本特性也表现出不同的特点,对测量结果的影响也各不相同。一个高精度的传感器,必须具有良好的静态特性和动态特性,这样才能完成信号无失真的转换。
传感器在
稳态信号(X(t)=常量)作用下,其输出一输入关系称为静态特性。衡量传感器静态特性的性能指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和量程等。
美国对传感器有比较全面的等级分类。按应用环境分,有航天级、航空级、航海级、陆用级,其中航天级为最高级。按用户对象分,有军用级、民用级,其中军用级为最高级。此外,美国为限止对一些国家高新技术的出口限止,对高等级的
传感器也列入限止出国的范围。