【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 警器，則該系統(tǒng)是自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)或自動(dòng)診斷系統(tǒng)；如果輸出單元是處理電路，則該系統(tǒng)是部分?jǐn)?shù)據(jù)分析系統(tǒng)、自動(dòng)管理系統(tǒng)或自動(dòng)控制系統(tǒng)。 傳感器與傳感器的分類 一、傳感器 傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。 這一概念包含下面四個(gè)方面的含義： 1）傳感器是測(cè)量裝置，能完成信號(hào)獲取任務(wù)。 2）它的輸入量是某一被測(cè)量，可能 是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量。 3）它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、吃力、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量。 4）輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度。 二、傳感器的組成 傳感器的功用是一感二傳，即感受被測(cè)信息，并傳送出去。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。 1. 敏感元件 它是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。 2. 轉(zhuǎn)換元件 敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量。 3. 轉(zhuǎn)換電路 上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量。 實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊是敏感元件，壓電片是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。 由于傳感器空間限制等其他原因，轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。然而，因?yàn)椴簧賯鞲衅饕谕ㄟ^轉(zhuǎn)換電路之后才能輸出電量信號(hào)，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組 成部分之一。 三、傳感器的分類 目前傳感器主要有四種分類方法：根據(jù)傳感器工作原理分類方法；根據(jù)傳感器能量轉(zhuǎn)換情況分類法；根據(jù)傳感器轉(zhuǎn)換原 理分類法和按照傳感器的使用分類法。 測(cè)量方法 一、 直接測(cè)量 在使用測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算，就能直接表示測(cè)量的結(jié)果，稱為直接測(cè)量。這種測(cè)量方法。這種測(cè)量方法是工程上廣泛采用的方法。 二、 間接測(cè)量 在使用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與被測(cè)物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量， 將測(cè)量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到所需結(jié)果，這種測(cè)量稱為間接測(cè)量。間接側(cè)來(lái)那個(gè)多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，工程測(cè)量中亦有應(yīng)用。 三、 聯(lián)立測(cè)量 在應(yīng)用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，若被測(cè)物理量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程才能得到最后的結(jié)果，則稱這樣的測(cè)量為聯(lián)立測(cè)量。在進(jìn)行聯(lián)立測(cè)量時(shí)，一般需要改變測(cè)試條件，才能獲得一組聯(lián)立方程所需要的數(shù)據(jù)。它只是用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場(chǎng)合。 四、 偏差式側(cè)量 在測(cè)量過程中，用儀表指針位移決定被測(cè)量的測(cè)量方法，稱為偏差式測(cè)量法。應(yīng)用這種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)量具不裝在儀表 內(nèi)，而是事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對(duì)儀表刻度進(jìn)行校準(zhǔn)；在測(cè)量時(shí)，輸入被測(cè)量，按照儀表指針在標(biāo)尺上的示值，決定被測(cè)量的數(shù)值。采用這種方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過程比較簡(jiǎn)單、迅速。但是，測(cè)量結(jié)果的精度低。這種測(cè)量方法廣泛適用于工程測(cè)量。 五、 零位式測(cè)量 在側(cè)來(lái)那個(gè)過程中，用指零位儀表的零位指示檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的測(cè)量方法，稱為零位式測(cè)量法。 六、 微差式測(cè)量 微差式測(cè)量法是綜合了偏差式測(cè)量法與零位式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)而提出的 測(cè)量方法。微差式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快，而且測(cè)量精度高，特別適用于在線控制參數(shù)的檢測(cè)。 傳感器的基本特性 一、精確度 與精確度有關(guān)的指標(biāo)有三個(gè)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度。 1）精密度 它說明測(cè)量傳感器輸出值的分散性，即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè) 量，由同一個(gè)測(cè)量者，用同一個(gè)傳感器，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi) 連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次，其測(cè)量結(jié)果的分散程度。例如，某測(cè)溫 傳感器的精密度為 176。 C，即表示多次測(cè)量結(jié)果的分散程 度不大于 176。 C。精密度是隨機(jī)誤差大小的標(biāo)志，精密度 越高，意味著隨機(jī)誤差小。但必須注意，精密度與準(zhǔn)確度是 兩個(gè)概念，精密度高不一定準(zhǔn)確度高。 2）準(zhǔn)確度 它說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。例如，某流量傳 感器的輸出值與真值偏離 179。/s。準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差大小 的標(biāo)志，準(zhǔn)確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準(zhǔn)確度高不一 定精密度高。 3）精確度 它是精密度和準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和 準(zhǔn)確度都比較高。在最簡(jiǎn)單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。 精確度常以測(cè)量誤差的相對(duì)值表示。 二、穩(wěn)定性 傳感器的穩(wěn)定性有兩個(gè)指標(biāo)。一是傳感器測(cè)量輸出值在一段時(shí)間中變化。以穩(wěn)定度表示；二是傳感器外部環(huán)境和工作條件變化引起輸出值的不穩(wěn)定，用影響量表示。 1） 穩(wěn)定度 指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，測(cè)量條件不變的情況下，由傳感器中隨機(jī)性變動(dòng)，周期性變動(dòng)，漂移等引起輸出值的變化。一般用精密度和觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短表示。 2） 影響量 測(cè)量傳感器由外界環(huán)境變化引起輸出值變化的量。稱為影響量。它是由溫度、濕度、氣壓、震動(dòng)、電源電壓及電源頻率等一些外加環(huán)境影響所引起的。說明影響量時(shí)，必須將影響因素與輸出值同時(shí)表示。 三、傳感器的靜態(tài)輸出 輸出特性 靜態(tài)特性是指輸入的被測(cè)參數(shù)不隨時(shí)間而變化，或隨時(shí)間變化很緩慢時(shí)，傳感器的輸出量與輸入量的關(guān)系。 1）線性度 2）靈敏度 3）靈敏度和分 辨力 4）遲滯 5）重復(fù)性 溫標(biāo)及測(cè)溫方法 溫度是表征物體或系統(tǒng)的冷熱程度的物理量。溫度單位是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一，從能量角度來(lái)看，溫度是描述系統(tǒng)不同自由度間能量分配狀況的物理量；從熱平衡觀點(diǎn)來(lái)看，溫度是描述熱平衡系統(tǒng)冷熱程度的物理量，；從分子的物理學(xué)的角度來(lái)看，溫度反映了系統(tǒng)內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。 1）溫標(biāo) 為了保證溫度量值的統(tǒng)一，必須建立一個(gè)用來(lái)衡量溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺度，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺度稱為溫標(biāo)。溫標(biāo)又分為三個(gè)溫標(biāo)。溫度的高低必須用數(shù)字來(lái)說明，溫標(biāo)就是溫度的一種數(shù)值表示方法，并給出了溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，同時(shí)明確了溫度的測(cè)量單位。人們一般是借助于隨溫度變化而變化的物理量來(lái)定義溫度數(shù)值，建立溫標(biāo)和制造各種各樣的溫度檢測(cè)儀表。溫標(biāo)分為以下幾種： 一、經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)：借助某一種物質(zhì)的物理量與溫度變化的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)的方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。常有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)和列氏溫標(biāo)。 1. 攝氏溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)是把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的冰點(diǎn)定為 0 攝氏度，把水的沸點(diǎn)定為 100 攝氏度的一種溫標(biāo)。在 0攝氏度到 100攝氏度之間進(jìn)行 100等分，每一等分為一攝氏度，單位符號(hào)為℃。 2. 華氏溫標(biāo)：華氏溫標(biāo)是以當(dāng)?shù)氐淖畹蜌鉁貫榱愣龋ㄆ瘘c(diǎn)），人體溫度為 100 度，中間等分為 100 等分，每一等分為華氏一度。每一等分稱為一華氏溫度。單位符號(hào)為℉。 3. 列氏溫標(biāo)：列氏溫標(biāo)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰熔點(diǎn)為0 度，水沸點(diǎn)為 100 度。中間