传感器作业

1. 传感器的定义是什么？它由几个部分组成？各部分的作用是什么？

答：把特定的被测信息（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。这里“可用信号”是指便于处理、传输的信号。

当今电信号最易于处理和便于传输。因此，可以把传感器狭义地定义为：能将外界非电信号转换成电信号输出的器件。

当人类进入光子时代，光信息成为更便于快速、高效地处理与传输的可用信号时。传感器的概念也可以变为：能把外界信息转换成光信号输出的器件。

传感器一般由三部分组成：敏感元件、转换元件、测量电路组成。

其中，能把非电信息转换成电信号的转换元件，是传感器的核心。敏感元件是传感器预先将被测非电量变换为另一种易于变换成电量的非电量，然后再变换为电量，如弹性元件。因此，并非所有传感器都包含这两部分，对于物性型传感器，一般就只有转换元件；而结构型传感器就包括敏感和转换元件两部分。

测量电路，将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路。传感器的测量电路，经常采用电桥电路、高阻抗输入电路、脉冲调宽电路、振荡电路等特殊电路。

2. 结构型传感器和物性型传感器的定义是什么？

答：结构型传感器是以结构（如形状、尺寸等）为基础，利用某些物理规律来感受（敏感）被测量，井将其转换为电信号实现测量的。是基于转换元件的某一结构参数发生改变实现信号转换的传感器。

物性型传感器是基于转换元件的物理特性发生变化而实现信号转换的传感器。

3. 传感器的静态特性和动态特性指什么？

答：静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

动态特性是指检测系统的输入为随时间变化的信号时，系统的输出与输入之间的关系。主要动态特性的性能指标有时域单位阶跃响应性能指标和频域频率特性性能指标。

4. 线性度、灵敏度和重复性的定义是什么？并画图说明。

答：线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。

灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。用s表示灵敏度。

重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

5. 传感器静态特性指标中灵敏度具有哪些作用：

希望测试系统的灵敏度在满量程范围内恒定，便于读书。灵敏度越高，同样的输入对应的输出越大。灵敏度是衡量物理仪器的一个标志，特别是电学仪器注重仪器灵敏度的提高。

通过灵敏度的研究可加深对仪表的构造和原理的理解。

6. 研究传感器动态特性的方法及指标。

答：研究动态特性从时域和频域两个方面采用瞬态响应法和频率响应法来分析。由于输入信号的时间参数形式是多种多样的，在时域内研究传感器的响应特性时，只能研究几种特定的输入时间函数如阶跃函数、脉冲函数和斜坡函数等的响应特性。

在频域内研究动态特性一般是采用正弦函数得到频率响应特性。对频率响应法指标有：频带，时间常数t，固有频率wn。

瞬态响应指标有：时间常数t，延迟时间（稳态值50%所需时间），上升时间（稳态值90%所需时间），超调量（输出超出稳态值的最大值）

当测量随时间变化的参数时，压力、震动、温度、都会影响。

7. 试用频率响应特性分析动态测试时，传感器的无失真测试条件。

传感器无失真检测条件是：幅频特性应当是常数（即水平直线）（如同a）；相频特性应该是线性关系（如图b）