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    拉線位移傳感器——物理傳感器如何區分

    發布日期:2022-01-06 作者: 點擊:

    拉線位移傳感器廠家教你物理傳感器如何區分

    傳感器的分類有很多,同樣傳感器可以通過不同方式進行分類。有一類是從測量目的進行區分傳感器。這樣傳感器可分為物理型傳感器,化學型傳感器等。下面就物理型傳感器做一個簡單的分析介紹,物理型傳感器又可以分為結構型傳感器和物性型傳感器。

    結構型傳感器是以結構(如形狀、尺寸等)為基礎,利用某些物理規律來感受(敏感)被測量,井將其轉換為電信號實現測量的。例如電容式壓力傳感器,須有按規定參數設計制成的電容式敏感元件,當被測壓力作用在電容式敏感元件的動板上時,引起電容間隙的變化導致電容值的變化,從而實現對壓力的測量。又比如諧振式壓力傳感器,須設計制作一個合適的感受被測壓力的諧振敏感元件,當被測壓力變化時,改變諧振敏感結構的等效剛度,導致諧振敏感元件的固有頻率發生變化,從而實現對壓力的測量。

    物性型傳感器就是利用某些功能材料本身所具有的內在特性及效應感受(敏感)被測量,并轉換成可用電信號的傳感器。例如利用具有壓電特性的石英晶體材料制成的壓電式傳感器,就是利用石英晶體材料本身具有的正壓電效應而實現對壓力測量的;利用半導體材料在被測壓力作用下引起其內部應力變化導致其電阻值變化制成的壓阻式傳感器,就是利用半導體材料的壓阻效應而實現對壓力測量的。

    一般而言,物理型傳感器對物理效應和敏感結構都有一定要求,但側重要點不同。結構型傳感器強調要依靠準確設計制作的結構才能保證其正常工作;而物性型傳感器則主要依據材料本身的物理特性、物理效應來實現對被測量的感應。近年來,由于材料科學技術的飛速發展與進步,物理型傳感器應用越來越廣泛。這與該類傳感器便于批量生產、成本較低及易于小型化等持點密切相關。

    物理傳感器的特性

    傳感器靜態特性

    傳感器的靜態特性是指對靜態的輸入信號,傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關,所以它們之間的關系,即傳感器的靜態特性可用一個不含時間變量的代數方程,或以輸入量作橫坐標,把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態特性的主要參數有:線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。

    (1)線性度:指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內實際特性曲線與擬合直線之間的很大偏差值與滿量程輸出值之比。



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    (2)靈敏度:靈敏度是傳感器靜態特性的一個重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應輸入量增量之比。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?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號,傳感器的正反行程輸出信號大小不相等,這個差值稱為遲滯差值。

    (4)重復性:重復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續多次變化時,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間變化,此現象稱為漂移。產生漂移的原因有兩個方面:一是傳感器自身結構參數;二是周圍環境(如溫度、濕度等)。

    傳感器動態特性

    所謂動態特性,是指傳感器在輸入變化時,它的輸出的特性。在實際工作中,傳感器的動態特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得,并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系,往往知道了前者就能推定后者。常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種,所以傳感器的動態特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。

    傳感器的線性度

    通常情況下,傳感器的實際靜態特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中,為使儀表具有均勻刻度的讀數,常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度(非線性誤差)就是這個近似程度的一個性能指標?!M合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線;或將與特性曲線上各點偏差的平方和為很小的理論直線作為擬合直線,此擬合直線稱為很小二乘法擬合直線。



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