现代传感技术
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本章小结

传感器是电子信息处理系统中的第一个环节,它担负着将各种各样物理的、化学的、生物的、生理方面的非电信息,按一定的规律转化为电子信息的任务。有了传感器,就可以使用现代成熟的电子技术和信息处理技术,对各种各样的非电信息进行计测、传送、处理、显示或进行反馈控制。从而大大拓宽了电子系统的应用范围,使电子信息技术可以应用于全社会的各个领域中。

本章介绍了现代传感技术在电子信息工程、自动控制工程、物联网系统中的重要作用以及传感器的基本模型和一般特性。主要介绍了传感器的概念和敏感元件的定义,传感器的基本组成、工作模式和分类方法;并着重分析说明了传感器的基本特性,包括传感器的静态特性和动态特性。

在一般传感器的静态特性中,介绍了传感器的静态特性在深入了解和掌握各种传感器性能、设计新型传感器、选择使用传感器方面的基础性作用。并着重分析说明了传感器静态特性的主要性能参数,如量程、满量程值、变换灵敏度、分辨力、平均分辨率、线性度误差、迟滞误差、重复性误差和综合精度等重要概念,给出了相关参数的数学表达式和求算方法。对传感器的线性度误差、迟滞误差、重复性误差之间的区别以及它们对传感器精度的综合影响,做了比较详细地说明。

在一般传感器的动态特性中,首先介绍了理想传感器动态特性的特征,在此基础上介绍了当被检测量突然跃升或高速变化时,实际传感器的响应特性与理想传感器响应特性之间的差异性,即动态误差问题。在分析研究典型传感器动态特性意义的基础上,用建立典型传感器动态特性数学模型的方法,分析研究了典型一阶传感器系统和二阶传感器系统的频率响应特性和阶跃响应特征。对传感器的时间常数(τ)、静态灵敏度(K)、固有角频率(ωn)、阻尼比(ξ)等重要参量的概念及其对传感器系统动态特性的影响情况进行了分析和说明。并且介绍了传感器的传递函数在求算传感器动态响应方面的应用。

在本章的最后,为了使一般传感器的基本特性能够更方便地应用于各种实际的传感器中,归纳出了一些传感器动态特性的综合性参数,如上升时间(tr)、稳定时间(ts)、过冲量(a1)、过冲率(σa)、衰减率(ψ)和频带宽度(BW)等实用的参量,通过这些参量,可以直接描述衡量、比较鉴别多种实际传感器的动态性能。