第一篇分章指导第一章概述一、要点与要求1．掌握传感器的作用和组成。2．了解传感器的分类方法，理解下列名词的含义。(1)有源型和无源型传感器。(2)物性型和结构型传感器。(3)开关型、模拟型和数字型传感器。(4)内部信息传感器和外部信息传感器。3．掌握传感器的静态特性及主要静态性能指标，会计算灵敏度、线性度。4．掌握传感器的动态特性及主要动态性能指标。5．参照教材表1-2，熟悉传感器的其它性能指标。6．理解传感器标定与校准的必要性，掌握传感器标定与校准的基本方法。7．了解传感器与检测技术的发展方向。二、重点内容（一）传感器的作用传感器是能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器可视为人体五官的延伸，现代传感技术在检测人体五官所不能感受的参数方面创造了有利条件。在机电一体化系统中，如果没有各种类型的传感器提供可靠、准确的信息，计算机控制将难以实现。（二）传感器的组成传感器的组成见教材图1-1。有些传感器敏感部分与转换部分由不同元件组成，如应变式力传感器，弹性元件敏感被测力转变为应变，应变片再将应变转换为电阻的变化。有些传感器是两部分合二为一，如压电式力传感器中的压电晶片（结合第三章、第四章内容）。由于传感器本身输出信号很微弱，因此，需经过基本转换电路处理才能传输、显示和处理。若基本转换电路与前两部分分离，也可称其为二次仪表。近年来，微电子集成技术迅速发展，能把三部分集成一体，从而，大大提高了系统的抗干扰性。但这种集成必须保证性能参数完全合格，并有足够大的空间。（三）传感器的分类机电一体化系统中所用传感器种类繁多，同一被测量可以用不同原理的传感器测量，同一原理的传感器也可以测量不同的被测量。材料科学的发展和固体物理效应的新发现，将不断提供更多的新型传感器。了解传感器的分类，可加深理解其共性和特点，以便正确选用传感器。1．传感器的分类(1)按被测对象（输入量）分如位移、速度、加速度、力、压力、扭矩、时间、温度传感器等。(2)按工作原理分如电感式传感器(3)按传感器的能量源分为有源型和无源型。(4)按传感器的结构参数在信号变换过程中是否发生变化分为结构型和物性型。(5)按输出信号的性质分为开关型（二值型）、模拟型和数字型。(6)按机电一体化系统中测量的目的分为内部信息和外部信息传感器。为了便于用户选用，传感器的名称通常是(1)和(2)的综合，如应变式力传感器、电涡流式位移传感器、压电式加速度传感器等。2．基本量与派生量、间接测量量的关系了解基本量与派生量的关系，对根据检测对象选择传感器的类型很有帮助。因为，表面上被测量五花八门，但本质上许多非电量是从基本量派生出来的，见表1-2。如表面粗糙度、腐蚀度等可以认为是从基本量“位移”派生而来，所以，可用位移传感器测量。了解基本量与派生量的关系，能发挥传感器的使用效能。另一方面，有些物理量是通过测量基本量而间接测量，如力、压力等可以通过弹性元件转变为位移，因此，位移传感器也可间接测量力、压力等。了解基本量与间接测量量的关系，有助于理解传感器的工作原理。（四）传感器的基本特性传感器在检测系统中是信息的直接采集者。传感器应能准确感受被测量，且转换为电量后不失真地传输给下一级，又不能对被测量有较大影响。因而，对传感器的基本特性有一定要求，如教材表1-2主要性能指标所示。传感器在自动控制系统中是一个检测反馈元件，因而，对传感器也如控制系统中对测量元件的要求一样，可参照控制理论中的有关部分。1．静态特性及评价指标静态特性指输入量不随时间变化时，传感器的输出量与输入量之间的关系。理想情况下，是线性方程，但传感器的实际特性常呈非线性，只可在一定条件、一定范围内线性化，是传感器的测量范围。不能用解析式表达的情况下，可用实验曲线表示，再用回归分析法求其经验公式。传感器的静态指标有线性度、灵敏度、重复性、回程误差等，其含义见教材上有关内容。图1-1表示传感器的静态指标。2．动态特性及动态指标传感器或检测系统对随时间快速变化的被测信号的反应能力称为动态特性。(1)动态特性的描述系统对不同输入信...
