物理傳感器如何區(qū)分

　　傳感器的分類(lèi)有很多，同樣傳感器可以通過(guò)不同方式進(jìn)行分類(lèi)。有一類(lèi)是從測(cè)量目的進(jìn)行區(qū)分傳感器。這樣傳感器可分為物理型傳感器，化學(xué)型傳感器等。下面就物理型傳感器做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析介紹，物理型傳感器又可以分為結(jié)構(gòu)型傳感器和物性型傳感器。

　　結(jié)構(gòu)型傳感器是以結(jié)構(gòu)（如形狀、尺寸等）為基礎(chǔ)，利用某些物理規(guī)律來(lái)感受（敏感）被測(cè)量，井將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。例如電容式壓力傳感器，必須有按規(guī)定參數(shù)設(shè)計(jì)制成的電容式敏感元件，當(dāng)被測(cè)壓力作用在電容式敏感元件的動(dòng)極板上時(shí)，引起電容間隙的變化導(dǎo)致電容值的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。又比如諧振式壓力傳感器，必須設(shè)計(jì)制作一個(gè)合適的感受被測(cè)壓力的諧振敏感元件，當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，改變諧振敏感結(jié)構(gòu)的等效剛度，導(dǎo)致諧振敏感元件的固有頻率發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。

　　物性型傳感器就是利用某些功能材料本身所具有的內(nèi)在特性及效應(yīng)感受（敏感）被測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成可用電信號(hào)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(yīng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力測(cè)量的；利用半導(dǎo)體材料在被測(cè)壓力作用下引起其內(nèi)部應(yīng)力變化導(dǎo)致其電阻值變化制成的壓阻式傳感器，就是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力測(cè)量的。

　　一般而言，物理型傳感器對(duì)物理效應(yīng)和敏感結(jié)構(gòu)都有一定要求，但側(cè)重點(diǎn)不同。結(jié)構(gòu)型傳感器強(qiáng)調(diào)要依靠精密設(shè)計(jì)制作的結(jié)構(gòu)才能保證其正常工作；而物性型傳感器則主要依據(jù)材料本身的物理特性、物理效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的感應(yīng)。近年來(lái)，由于材料科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與進(jìn)步，物理型傳感器應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這與該類(lèi)傳感器便于批量生產(chǎn)、成本較低及易于小型化等持點(diǎn)密切相關(guān)。

　　物理傳感器的特性

　　傳感器靜態(tài)特性

　　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(wú)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(huà)出的特性曲線來(lái)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。

　?。?）線性度：指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c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。

　?。?）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?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g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(chēng)為遲滯差值。

　　（4）重復(fù)性：重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较蜃魅砍踢B續(xù)多次變化時(shí)，所得特性曲線不一致的程度。

　?。?）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(chēng)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?chē)h(huán)境（如溫度、濕度等）。

　　傳感器動(dòng)態(tài)特性

　　所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(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(lái)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。最常用的標(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(lái)表示。

　　傳感器的線性度

　　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(chēng)為最小二乘法擬合直線。