传感器的原理特性与设计要点解析.docx

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1、传感器的原理特性与设计要点解析网络转载导语：好的传感器的设计是经历加技术的结晶。本文将对传感器的概念、原理特性进展逐一介绍，进而解析传感器的设计要点。一、传感器的概念是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或者其他所需形式的信息输出，以知足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。一般理解传感器是将一种物理量经过电路转换成一种能以另外一种直观的可表达的物理量的描绘。二、传感器的原理特性静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有互相关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系

2、，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或者以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描绘。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。动态特性是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。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，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。线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条

3、曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度(非线性误差)就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线;或者将与特性曲线上各点偏向的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二乘法拟合直线。迟滞特性表征传感器在正向(输入量增大)和反向(输入量减小)行程间输出-输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值与满量程输出的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化对输入量变化的比值。它是输出一输

4、入特性曲线的斜率。假如传感器的输出和输入之间显线性关系，那么灵敏度S是一个常数。否那么，它将随输入量的变化而变化。三、传感器的设计要点取出有用信号并且压低噪声一般所测得的物理量是非常小的，通常还带有作为传感器物理转换元件固有的转换噪声。比方传感器在1被放大倍率下的信号强度为0.11UV，此时的背景噪声信号也有这么大的程度，甚至于将其湮灭。怎样将有用信号尽量取出并且压低噪声是传感器设计的首要解决的问题。传感器电路一定要简单精炼设想具有3级放大电路的，带有2级有源滤波器的放大回路，放大了信号的同时也将噪声放大了，假如噪声不是明显偏离有用信号频谱，那么无论如何滤波两者同时放大，结果信噪比没有进步。因

5、此传感器电路一定要精炼简约。能省1只电阻或者电容就一定要将它去掉。这一点是许多设计传感器的工程师们容易忽略的问题。已知的情况是，传感器电路随着噪声的问题困扰，电路越修改越复杂，成为怪圈。功耗问题传感器通常在后续电路的前端，有可能需要较长的引线连接。当传感器功耗较大时引线的连接将会所有的无谓噪声和电源噪声引入使得后续电路愈发难以设计。在够用的情况小怎样降低功耗也是一个不小的考验。元器件的选用和电源回路元器件的选用一定要够用为好，只要器件指标在需要的范围之内就可以了，余下的就是电路设计问题。电源是传感器电路设计经过一定要遇到的难题，不要追求无法到达的电源指标，而选择一款带有较好的共模抑制比的运放，采用差分放大电路设计可能最普通的开关电源和器件就能知足你的要求。0