傳感器的主要特性指標(biāo)有哪些？
 

　　一、傳感器靜態(tài)
 

　　傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)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(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)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(fù)性、漂移等。
 

　　(1)線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)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(shí)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(gè)重要指標(biāo)。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)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(duì)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器的正反行程輸出信號(hào)大小不相等，這個(gè)差值稱為遲滯差值。
 

　　(4)重復(fù)性：重復(fù)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(shí)，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(shí)間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個(gè)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)。
 

　　(6)分辨力：當(dāng)傳感器的輸入從非零值緩慢增加時(shí)，在超過某一增量后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個(gè)輸入增量稱傳感器的分辨力，即最小輸入增量。
 

　　(7)閾值：當(dāng)傳感器的輸入從零值開始緩慢增加時(shí)，在達(dá)到某一值后輸出發(fā)生可觀測的變化，這個(gè)輸入值稱傳感器的閾值電壓。
 

　　二、傳感器動(dòng)態(tài)
 

　　所謂動(dòng)態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。
 

　　三、線性度
 

　　通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。
 

　　擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。
 

　　四、靈敏度
 

　　靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況，下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。
 

　　靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。
 

　　五、分辨率
 

　　分辨率是指傳感器可感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨率時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
 

　　通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨率并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨率的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相相關(guān)性。
 

　　信息化的21世紀(jì)，離開不了傳感器，傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，電子計(jì)算機(jī)、生產(chǎn)自動(dòng)化、現(xiàn)代信息、軍事、交通、化學(xué)、環(huán)保、能源、海洋開發(fā)、遙感、宇航等等。下面對(duì)一些常用的傳感器做簡單的介紹。
 

　　1．傳感器與環(huán)境保護(hù)
 

　　目前，地球的大氣污染、水質(zhì)污濁及噪聲已嚴(yán)重地破壞了地球的生態(tài)平衡和我們賴以生存的環(huán)境，這一現(xiàn)狀已引起了世界各國的重視。為保護(hù)環(huán)境，利用傳感器制成的各種環(huán)境監(jiān)測儀器正在發(fā)揮著積極的作用。
 

　　中國現(xiàn)在的環(huán)境受到了極大的污染，主要是工業(yè)的發(fā)展造成了嚴(yán)重的污染。長江、黃河等水域都有不同程度的污染；空氣現(xiàn)在的空氣也不新鮮，特別是在有工業(yè)的地方，比如說PM2.5等超標(biāo)；這些都是通過傳感器檢測出來的。
 

　　2．傳感器在機(jī)器人上的應(yīng)用
 

　　目前，在勞動(dòng)強(qiáng)度大或危險(xiǎn)作業(yè)的場所，已逐步使用機(jī)器人取代人的工作。一些高速度、高精度的工作，由機(jī)器人來承擔(dān)也是非常合適的。但這些機(jī)器人多數(shù)是用來進(jìn)行加工、組裝、檢驗(yàn)等工作，屑于生產(chǎn)用的自動(dòng)機(jī)械式的單能機(jī)器人。在這些機(jī)器人身上僅采用了檢測臂的位置和角度的傳感器。
 

　　要使機(jī)器人和人的功能更為接近，以便從事更高級(jí)的工作，要求機(jī)器人能有判斷能力，這就要給機(jī)器人安裝物體檢口傳感器，特別是視覺傳感器和觸覺傳感器，使機(jī)器人通過視覺對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別和檢測，通過觸覺對(duì)物體產(chǎn)生壓覺、力覺、滑動(dòng)感覺和重量感覺。這類機(jī)器人被稱為智能機(jī)器人，它不僅可以從事特殊的作業(yè)，而且一般的生產(chǎn)、事務(wù)和家務(wù)，全部可由智能機(jī)器人去處理，這是現(xiàn)在發(fā)展機(jī)器人的主要研究對(duì)象之一。
 

　　3．傳感器與家用電器
 

　　現(xiàn)代家用電器中普遍應(yīng)用著傳感器。傳感器在電子爐灶、自動(dòng)電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、熱風(fēng)取暖器、風(fēng)干器、報(bào)警器、電樊斗、電風(fēng)扇、游戲機(jī)、電子驅(qū)蚊器、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)、照像機(jī)、電冰箱、彩色及平板電視機(jī)、錄像機(jī)、錄音機(jī)、收音機(jī)、影碟機(jī)及家庭影院等方面得到了廣泛的應(yīng)用。
 

　　隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)提高家用電器產(chǎn)品的功能及自動(dòng)化程度的要求極為強(qiáng)烈。為滿足這些要求，首先要使用能檢測模擬量的高精度傳感器，以獲取正確的控制信息，再由微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，使用家用電器更加方便、安全、可靠，并減少能源消耗，為更多的家庭創(chuàng)造一個(gè)舒適的生活環(huán)境。
 

　　目前，家庭自動(dòng)化的藍(lán)圖正在設(shè)計(jì)之中，未來的家庭將由中央控制裝置的微型計(jì)算機(jī)，通過各種傳感器代替人監(jiān)視家庭的各種狀態(tài)，并通過控制設(shè)備進(jìn)行著各種控制。家庭自動(dòng)化的主要內(nèi)容包括：安全監(jiān)視與報(bào)警、空調(diào)及照明控制、耗能控制、太陽光自動(dòng)跟蹤、家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化及人身健康管理等。家庭自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，可使人們有更多的時(shí)間用于學(xué)習(xí)、教育或休息娛樂。
 

　　4．傳感器與物聯(lián)網(wǎng)
 

　　物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它具有普通對(duì)象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個(gè)重要特征。
 

　　物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設(shè)備(Devices)和設(shè)施(Facilities)，包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)(Assets)、攜帶無線終端的個(gè)人與車輛等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵埃”(Mote)，通過各種無線/有線的長距離/短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通(M2M)、應(yīng)用大集成(Grand Integration)、以及基于云計(jì)算的SaaS營運(yùn)等模式，提供安全可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化。簡單的講，物聯(lián)網(wǎng)是物與物、人與物之間的信息傳遞與控制，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)其中就包括傳感器技術(shù)。
 

　　5．傳感器在醫(yī)療及人體醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
 

　　隨著醫(yī)用電子學(xué)的發(fā)展，僅憑醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和感覺進(jìn)行診斷的時(shí)代將會(huì)結(jié)束。現(xiàn)在，應(yīng)用醫(yī)用傳感器可以對(duì)人體的表面和內(nèi)部溫度、血壓及腔內(nèi)壓力、血液及呼吸流量、腫瘤、血液的分析、脈波及心音、心腦電波等進(jìn)行高難度的診斷。顯然，傳感器對(duì)促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)的高度發(fā)展起著非常重要的作用。
 

　　為增進(jìn)全國人民的健廢水平，我國醫(yī)療制度的改革，將把醫(yī)療服務(wù)對(duì)象擴(kuò)大到全民。以往的醫(yī)療工作僅局限于以治療疾病為中心，今后，醫(yī)療工作將在疾病的早期診斷、早期治療、遠(yuǎn)距離診斷及人工器官的研制等廣泛的范圍內(nèi)發(fā)揮作用，而傳感器在這些方面將會(huì)得到越來越多的應(yīng)用。
 

　　6．傳感器與遙感技術(shù)
 

　　衛(wèi)星遙感(satellite remote sensing)是航天遙感的組成部分，以人造地球衛(wèi)星作為遙感平臺(tái)，主要利用衛(wèi)星對(duì)地球和低層大氣進(jìn)行光學(xué)和電子觀測。即從遠(yuǎn)離地面的不同工作平臺(tái)上(如高塔、氣球、飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等)通過傳感器，對(duì)地球表面的電磁波(輻射)信息進(jìn)行探測，并經(jīng)信息的傳輸、處理和判讀分析，對(duì)地球的資源與環(huán)境進(jìn)行探測和監(jiān)測的綜合性技術(shù)。
 

　　在飛機(jī)及航天飛行器上裝用的傳感器是近紫外線、可見光、遠(yuǎn)紅外線及微波等傳感器。在船舶上向水下觀測時(shí)多采用超聲波傳感器。例如，要探測一些礦產(chǎn)資源埋藏在什么地區(qū)，就可以利用人造衛(wèi)星上的紅外接受傳感器從地面發(fā)出的紅外線的量進(jìn)行測量，然后由人造衛(wèi)星通過微波再發(fā)送到地面站，經(jīng)地面站計(jì)算機(jī)處理，便可根據(jù)紅外線分布的差異判斷出埋有礦藏的地區(qū)。
 

　　資料來源：OFweek工控網(wǎng)