传感器技术基础与电阻式传感器概览

"这篇资源是2019年的复习总结，主要聚焦于传感器技术的基础知识。作者白丰硕梳理了传感器的基本概念、组成、分类、数学模型以及重要特性，同时还涉及了电阻式传感器的工作原理和相关参数。" 在讨论传感器时，我们首先需要理解其基本概念。传感器是一种器件，它能感知规定的被测量，如压力、温度、湿度等，并将这些物理量转化为可读、传输或控制的电信号。这个过程通常涉及到三个关键组成部分：敏感元件、转化元件和转化电路。敏感元件直接与被测量相互作用，转化元件则将敏感元件的物理变化转化为电信号，而转化电路负责进一步处理和放大这些电信号。 传感器的分类广泛，可以根据被测量对象、转换原理、使用环境和性能要求进行划分。例如，按照能源供应方式，可以分为自源型、辅助能源型和外源型。此外，还有补偿型传感器，包括相同敏感元件的补偿、差动结构补偿和不同敏感元件的补偿，以及反馈型传感器。 在数学建模方面，传感器的模型通常分为静态和动态两种。静态模型是通过代数方程描述的，而动态模型则涉及微分方程、传递函数等，用于分析传感器的动态响应。评价传感器性能的重要指标包括线性度、回差、重复性、灵敏度、阈值、稳定性和飘移等。其中，线性度通常通过最佳直线法、理论直线法或端点线法来确定，最小二乘法则是优化拟合的一种常见方法。 动态指标如频率响应特性、阶跃响应特性则反映了传感器对快速变化输入的响应能力。幅频特性和相频特性是分析动态特性的关键，它们提供了关于传感器输出如何随输入频率变化的信息。 针对电阻式传感器，它们利用电阻参数变化来测量非电量。例如，金属材料的应变电阻效应和半导体的压阻效应是实现这一目标的基础。在实际应用中，必须考虑诸如横向效应、机械滞后、蠕变、零漂和应变极限等因素，以及温度对电阻的影响。为了提高传感器性能，可以采用结构优化、材料选择、差动技术、平均技术、稳定性处理等多种手段，并通过补偿、校正和有源化来减少误差。 这篇复习总结深入浅出地介绍了传感器技术的基础，涵盖了从基本概念到实际应用的各种关键点，对于理解和掌握传感器的工作原理和技术改进具有重要的参考价值。