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1、InteractiveSpace互动平台传感器基础知识问答射频世界 编辑Q&A:TheElementaryKnowledgeinSensorRFIDUbiquitousJournalEditor编者按:无论是无线传感网还是物联网,包括将来可能的泛在网,传感器技术都是其中最关键的技术之一。但是一般人对传感器知识了解甚少,所以在此对传感器的基础知识和常见类型做一些简单介绍。Q1:什么是传感器?Q3:关于线性度、灵敏度、分辨率、迟滞度和重复性的A:国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:“能感受规概念?定的被测量并按照一定
2、的规律转换成可用信号的器件或装置,A:(1)线性度:通常情况下,传感器的实际静态特性输通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置,出是条曲线而非直线。在实际工作中,为使仪器(仪表)具有能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规均匀刻度的读数,常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点检测和自动控
3、制的首要环节。相连的理论直线作为拟合直线;或将与特性曲线上各点偏差的敏感元件是指传感器中能直接(或响应)被测量的部分;平方和为最小的理论直线作为拟合直线,此拟合直线称为最小转换元件指传感器中能较敏感元件感受(或响应)的北侧量转二乘法拟合直线。换成是与传输和(或)测量的电信号部分;当输出为规定的标(2)灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△准信号时,则称为变送器。y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。Q2:传感器的特性?如果传感器的输出和输入之间显线性关系,则灵敏度S是一个A:传感器的特性是指传感器的
4、输入量和输出量之间的对常数。否则,它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输应关系。通常把传感器的特性分为两种:静态特性和动态特出、输入量的量纲之比。例如,某位移传感器,在位移变化1mm性。时,输出电压变化为200mV,则其灵敏度应表示为200mV/mm。传感器的静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出当传感器的输出、输入量的量纲相同时,灵敏度可理解为放大量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都倍数。提高灵敏度,可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高,测和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器的静态特性可用一量
5、范围愈窄,稳定性也往往愈差。个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应(3)分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态的能力。也就是说,如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。输入变化值未超过某一数值时,传感器的输出不会发生变化,即所谓动态特性,是指传感器在输入变化时,它的输出的特传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变性。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输入化超过分辨力时,其输出
6、才会发生变化。通常传感器在满量程信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容范围内各点的分辨力并不相同,因此常用满量程中能使输出量易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了前者就能推标。上述指标若用满量程的百分比表示,则称为分辨率。定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种,(4)迟滞性是指在相同工作条件下作全测量范围校准所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。时,在同一次校准中对应同
7、一输入量的正行程和反行程其输出2010年第1期73互动平台InteractiveSpace值间的最大偏差。其数值用最大偏差或最大偏差的一半与满量是一种由大量小型传感器所组成的网络。这些小型传感器一般程输出值的百分比来表示。滞后现象反映了传感器机械结构和称作sensornode(传感器节点)或者mote(灰尘)。此种网络制造工艺上的缺陷,如轴承摩擦、间隙、螺丝松动、元件腐蚀中一般也有一个或几个基站(称作sink)用来集中从小型传感器或碎裂及积塞灰尘等,都会引起传感器的滞后现象。收集的数据。(5)重复性指在同一工作条件下,输入
8、量按同一方向在传感器节点是一种非常小型的计算机,一般由以下几部全测量范围内连续变动所得特性曲线的不一致性。分组成:处理器和内存(一般能力都比较有限);各类传感器(温度、湿度、声音、加速度、全球定位等);通讯设备(一Q4:传感器如何分类?般是无线电收发器或光学通信设备);电池(一般是干电池,A:传感器的分