传感器技术基础：定义、组成与应用

"学与技术学院 王殿生制作 EXIT EXIT《传感器原理及应用》 传感器的定义 传感器是一种关键的测量设备，它能够感知到被预先设定的被测量，如物理量、化学量或生物量，并将其按照特定的规律转换成易于处理、传输、显示或存储的信号。这些信号通常以电信号为主，但也可能是其他形式的能量，如光、声或热。传感器在这一过程中起着至关重要的作用，它们不仅能够感受信息，还能有效地传递这些信息。 传感器的组成 一个完整的传感器通常由三部分构成：敏感元件、转换元件和基本转换电路。敏感元件直接接触被测量，对被测量的变化做出响应，输出与其成比例的物理量。转换元件接着将敏感元件的输出转化为电路参数，比如电阻、电容或电压的变化。最后，这些电路参数通过基本转换电路转化为标准的电信号输出，如电流、电压或频率。 §2.2传感器的基本特性 传感器的特性主要包括静态特性和动态特性。静态特性涉及传感器在稳定状态下的性能，包括线性度、灵敏度、精度、重复性、滞后和漂移等。动态特性则关注传感器对变化输入的响应速度，如上升时间、下降时间、频率响应等。 §2.3传感器的定标与校准 定标和校准是确保传感器准确度的重要步骤。定标是指确定传感器输出与被测量之间的定量关系，通常通过与标准测量装置对比来实现。校准则是对传感器进行调整，使其输出符合预设的标准。定标系统通常包括标准源、比较装置和数据处理设备。 §2.4传感器的选用原则 选择传感器时，需要考虑多个因素，包括测量条件、传感器的技术指标、使用环境以及购买和维护的成本。测量条件可能涉及量程、精度要求、测量速度等；技术指标如稳定性、抗干扰能力、响应时间等；使用环境可能影响传感器的寿命和可靠性，如温度、湿度、腐蚀性等；购买和维修成本则关系到经济可行性。 国家标准（GB7665-87）对传感器的定义进一步细化，明确了传感器作为测量装置的功能，以及其输入和输出之间的对应关系和精确度要求。同时，传感器的类型也多样化，包括发送器、传送器、变送器、检测器、换能器和探测器等，反映了其在不同领域的广泛应用。 在非电量电测技术中，传感器的作用在于将非电量转换为电量，以便于后续的信号处理和分析。这通常涉及到能量转换和转换效率的问题，确保传感器能够高效、准确地完成信息的转化。 总结，传感器原理及应用的第二章深入探讨了传感器的基本概念、结构、特性、定标校准方法以及选择原则，这些都是理解和应用传感器技术的基础。通过学习这部分内容，可以更好地理解传感器在实际工程和科学研究中的作用，并能更合理地选择和使用传感器。"