第1章-檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的理論基礎(chǔ)-

《檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》

《檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》課程是是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)課程。它綜合了物理學(xué)、微電子學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、精密機(jī)械、微細(xì)加工等多方面的知識(shí)和技術(shù)，因而其課程特點(diǎn)集中體現(xiàn)了知識(shí)的密集性、內(nèi)容的離散性、傳感器品種的龐雜性、功能的智能性、工藝的復(fù)雜性和應(yīng)用的廣泛性。第1章檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的理論基礎(chǔ)

1.1檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的基本概念1.2檢測(cè)的基本方法1.3測(cè)量誤差的概念和分類1.4測(cè)量誤差的估計(jì)和處理1.5傳感器及其特性

本章學(xué)習(xí)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換的基本概念、檢測(cè)測(cè)量方法、誤差分類、測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，以及傳感器的基本特性等.1.1檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的基本概念

檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)是自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)的總稱，它是以研究自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的信息獲取、信息轉(zhuǎn)換以及信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容的一門應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。在人類進(jìn)入信息時(shí)代的今天，人們的一切社會(huì)活動(dòng)都是以信息獲取與信息轉(zhuǎn)換為中心，傳感器作為信息獲取與信息轉(zhuǎn)換的重要手段，是信息科學(xué)最前端的一個(gè)陣地，是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)技術(shù)之一?！皼]有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)”的觀點(diǎn)已為全世界所公認(rèn)。以傳感器為核心的檢測(cè)系統(tǒng)就像神經(jīng)和感官一樣，源源不斷地向人類提供宏觀與微觀世界的種種信息，成為人們認(rèn)識(shí)自然、改造自然的有利工具。

傳感器測(cè)量電路電源指示儀記錄儀數(shù)據(jù)處理器被測(cè)量

開環(huán)

檢測(cè)系統(tǒng)傳感器的位置傳感器位于自控系統(tǒng)的最前端系統(tǒng)整體精度難以超越檢測(cè)部分的精度傳感器技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)的前沿技術(shù)1.1.1檢測(cè)系統(tǒng)的組成由于檢測(cè)與控制對(duì)象常常為非電量，這就需要通過傳感器轉(zhuǎn)換為電量，然后經(jīng)過－系列的處理，將非電量參數(shù)顯示出來，其原理框圖如下圖所示。電量數(shù)據(jù)處理裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號(hào)處理電路傳感器非電量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖Uo（Io，f）顯示器1．傳感器傳感器是把被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系，且便于應(yīng)用的某些物理量（通常為電量）的測(cè)量裝置。2．信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路的作用是把傳感器輸出的電量變成具有一定驅(qū)動(dòng)和傳輸能力的電壓、電流或頻率信號(hào)等，以推動(dòng)后級(jí)的顯示器、數(shù)據(jù)處理裝置及執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3．顯示器為了記錄檢測(cè)的過程與結(jié)果，常常需要將信號(hào)處理電路傳送過來的電信號(hào)以比較直觀的形式顯示出來，以供觀測(cè)和分析，這就需要有顯示器。目前常用的顯示器有四類：模擬顯示、數(shù)字顯示、圖像顯示及記錄儀等。4．?dāng)?shù)據(jù)處理裝置數(shù)據(jù)處理裝置用來對(duì)測(cè)試所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運(yùn)算、邏輯判斷、線性變換，對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果作頻譜分析（幅值譜分析、功率譜分析）、相關(guān)分析等。5．執(zhí)行機(jī)構(gòu)所謂執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常是指各種繼電器、電磁閥門等在電路中起通斷、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)等作用的電器設(shè)備。許多檢測(cè)系統(tǒng)能輸出與被測(cè)量有關(guān)的電流或電壓信號(hào)，作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制信號(hào)，去驅(qū)動(dòng)這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1.1.2檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1．提高檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)分辨率、精度、穩(wěn)定性和可靠性。2．開展基礎(chǔ)研究，尋找新原理、新材料、新工藝3．發(fā)展集成化、多功能化的傳感器4．發(fā)展智能化的傳感器1.2檢測(cè)的基本方法

一個(gè)物理量的檢測(cè)可以通過不同的方法實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)方法選擇得正確與否，直接關(guān)系到檢測(cè)結(jié)果的可信賴程度，也關(guān)系到檢測(cè)與控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可行性。1.2.1檢測(cè)方法的分類檢測(cè)方法的分類形式有多種，從不同的角度出發(fā)有不同的分類方法。下面介紹幾種常見的分類方法。1．按測(cè)量手續(xù)分類按測(cè)量手續(xù)分有直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量。2．按被測(cè)量的性質(zhì)分類按被測(cè)量的性質(zhì)分類有時(shí)域測(cè)量、頻域測(cè)量、數(shù)據(jù)域測(cè)量和隨機(jī)側(cè)量。

時(shí)域測(cè)試頻域測(cè)試數(shù)據(jù)域測(cè)試示波器頻譜儀邏輯分析儀1.2.2檢測(cè)方法的選擇原則

選擇測(cè)量方法時(shí)，要綜合考慮下列幾個(gè)主要方面：1．從被測(cè)量本身的特點(diǎn)來考慮。2．從測(cè)量所得的精確度和靈敏度來考慮。3．考慮測(cè)量環(huán)境是否符合測(cè)量設(shè)備和測(cè)量技術(shù)狀況要求，盡量減少儀器、儀表對(duì)被測(cè)電路狀態(tài)的影響。4．測(cè)量方法簡(jiǎn)單可靠，測(cè)量原理科學(xué)，盡量減少原理性誤差。1.3測(cè)量誤差的概念和分類

工程實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)提出，自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的任務(wù)是正確及時(shí)地掌握各種信息，大多數(shù)情況下是要獲取被測(cè)對(duì)象信息的大小，即被測(cè)量的大小。這樣，信息采集的主要含義就是測(cè)量及取得測(cè)量數(shù)據(jù)。1.3.1測(cè)量技術(shù)中的部分名詞

1．等精度測(cè)量在同一條件下所進(jìn)行的一系列重復(fù)測(cè)量稱為等精度測(cè)量。2．非等精度測(cè)量在多次測(cè)量中，如對(duì)測(cè)量結(jié)果精確度有影響的一切條件不能完全維持不變稱為非等精度測(cè)量。3．真值被測(cè)量本身所具有的真正值稱之為真值。被測(cè)量的真值是一個(gè)理想的概念，一般是不知道的。但在某些特定情況下，真值又是可知的，如一個(gè)整圓周角為360°等。4．實(shí)際值誤差理論指出，在排除系統(tǒng)誤差的前提下，對(duì)于精密測(cè)量，當(dāng)測(cè)量次數(shù)無限多時(shí)，測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值極接近于真值，因而可將它視為被測(cè)量的真值。但是測(cè)量次數(shù)是有限的，故按有限測(cè)量次數(shù)得到的算術(shù)平均值只是統(tǒng)計(jì)平均值的近似值。而且由于系統(tǒng)誤差不可能完全被排除，故通常只能把精度更高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具所測(cè)得的值作為“真值”。為了強(qiáng)調(diào)它并非是真正的“真值”，故把它稱為實(shí)際值。5．標(biāo)稱值測(cè)量器具上所標(biāo)出來的數(shù)值。6．示值由測(cè)量器具讀數(shù)裝置所指示出來的被測(cè)量的數(shù)值。7．測(cè)量誤差用器具進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所測(cè)量出來的數(shù)值與被測(cè)量的實(shí)際值之間的差值。1.3.2誤差的分類1．按表示方法分類1）絕對(duì)誤差絕對(duì)誤差是示值與被測(cè)量真值之間的差值。則絕對(duì)誤差為

△x=Ax-A0

由于一般無法求得真值，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常用精度高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)器具的示值A(chǔ)（作為實(shí)際值）代替真值A(chǔ)0。必須指出并A不等于A0，一般來說A總比Ax更接近于A0。Ax與A之差常稱為器具的示值誤差。記為

△x=Ax-A2）相對(duì)誤差相對(duì)誤差是絕對(duì)誤差△x與被測(cè)量的約定值之比，它較絕對(duì)誤差更能確切地說明測(cè)量精度。在實(shí)際中，相對(duì)誤差有下列表示形式（1）實(shí)際相對(duì)誤差實(shí)際相對(duì)誤差是用絕對(duì)誤差△x與被測(cè)量的實(shí)際值A(chǔ)的百分比值來表示的相對(duì)誤差，記為

（2）示值相對(duì)誤差示值相對(duì)誤差是用絕對(duì)值誤差△x與器具的示值A(chǔ)X的百分比值來表示的相對(duì)誤差，記為

（3）滿度（引用）相對(duì)誤差測(cè)量下限為零的儀表的滿度相對(duì)誤差是用絕對(duì)誤差△x與儀表滿度值A(chǔ)m的百分比來表示的，記為對(duì)測(cè)量下限不為零的儀表而言，在上式中，可用量程來代替分母中Am的。上式中，當(dāng)△x取最大值△m時(shí)，滿度相對(duì)誤差常被用來確定儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)S，即

儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)和基本誤差

例：測(cè)量25V電壓，選用準(zhǔn)確度0.5級(jí)、量程150V的電壓表和選用準(zhǔn)確度1.5級(jí)、量程30V的電壓表，請(qǐng)問選擇哪只表更適宜一些？解：測(cè)量25V電壓，選用準(zhǔn)確度0.5級(jí)、量程150V的電壓表，測(cè)量結(jié)果中可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差由公式可得Δx

m1＝±0.5%×150＝±0.75V測(cè)量25V時(shí)的最大相對(duì)誤差為如果選用準(zhǔn)確度1.5級(jí)、量程30V的電壓表，測(cè)量結(jié)果中可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差為Δx

m2

＝±1.5%×30＝±0.45V測(cè)量25V時(shí)的最大相對(duì)誤差為計(jì)算結(jié)果表明0.5級(jí)、量程150V的電壓表比1.5級(jí)、量程30V的電壓表的示值相對(duì)誤差反而小，所以更合適。由上例可知，測(cè)量結(jié)果的精確度，不僅與儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)有關(guān)，而且與它的量程也有關(guān)。因此，選擇儀表量程時(shí)應(yīng)盡可能使示值在滿刻度的三分之二以上。

例：用指針式萬用表的10V量程測(cè)量一只1.5V干電池的電壓，示值如圖所示，問：選擇該量程合理嗎？

用2.5V量程測(cè)量同一只1.5V干電池的電壓，與上圖比較，問示值相對(duì)誤差哪一個(gè)大？2．按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分類1）隨機(jī)誤差在同一測(cè)量條件下（指在測(cè)量環(huán)境、測(cè)量人員、測(cè)量技術(shù)和測(cè)量?jī)x器都相同的條件下），多次重復(fù)測(cè)量同一量值時(shí)（等精度測(cè)量），每次測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都以不可預(yù)知的方式變化的誤差，稱為隨機(jī)誤差或偶然誤差，簡(jiǎn)稱隨差。2）系統(tǒng)誤差在同一測(cè)量條件下，多次重復(fù)測(cè)量同一量時(shí)，測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都保持不變，或在測(cè)量條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差，簡(jiǎn)稱系差。3）粗大誤差粗大誤差是一種明顯與實(shí)際值不符的誤差，簡(jiǎn)稱粗差，又稱疏失誤差。產(chǎn)生粗大誤差的一個(gè)例子

隨機(jī)事例的幾個(gè)例子

彩票搖獎(jiǎng)3．按誤差來源分類1）儀器誤差儀器誤差是由于測(cè)量?jī)x器及其附件的設(shè)計(jì)、制造、檢定等環(huán)節(jié)不完善，以及儀器使用過程中老化、磨損、疲勞等因素而使儀器帶有的誤差。2）影響誤差影響誤差是指由于各種環(huán)境因素（溫度、濕度、振動(dòng)、電源電壓、電磁場(chǎng)等）與測(cè)量要求的條件不一致而引起的誤差。3）理論誤差和方法誤差由于測(cè)量原理帶來的（如數(shù)字化測(cè)量的量化誤差），或者由于測(cè)量計(jì)算公式的近似，致使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)的誤差稱為理論誤差。4）人身誤差人身誤差是由于測(cè)量人員感官的分辨能力、反應(yīng)速度、視覺疲勞、固有習(xí)慣、缺乏責(zé)任所造成的。4．按照被測(cè)量隨時(shí)間變化的速度分類1）靜態(tài)誤差靜態(tài)誤差是指在測(cè)量過程中，被測(cè)量隨時(shí)間變化很緩慢或基本不變時(shí)的測(cè)量誤差。2）動(dòng)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)誤差是指在被測(cè)量隨時(shí)間變化很快的過程中，測(cè)量所產(chǎn)生的附加誤差。1.3.3測(cè)量結(jié)果的表征準(zhǔn)確度表示系統(tǒng)誤差的大小。系統(tǒng)誤差越小，則準(zhǔn)確度越高，即測(cè)量值與實(shí)際值符合的程度越高。精密度表示隨機(jī)誤差的影響。精密度越高，表示隨機(jī)誤差越小。隨機(jī)因素使測(cè)量值呈現(xiàn)分散而不確定，但總是分布在平均值附近。精確度用來反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合影響。精確度越高，表示正確度和精密度都高，意味著系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小。射擊誤差示意圖

1.4測(cè)量誤差的估計(jì)和處理

1.4.1隨機(jī)誤差的特性和處理方法

隨機(jī)誤差和測(cè)量數(shù)據(jù)的分布形狀相同，因?yàn)樗鼈兊臉?biāo)準(zhǔn)偏差相同，只是橫坐標(biāo)相差隨機(jī)誤差具有：①對(duì)稱性②單峰性③有界性④抵償性

標(biāo)準(zhǔn)偏差是代表測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量誤差分布離散程度的特征數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)偏差越小，則曲線形狀越尖銳，說明數(shù)據(jù)越集中；標(biāo)準(zhǔn)偏差越大，則曲線形狀越平坦，說明數(shù)據(jù)越分散。規(guī)定使用算術(shù)平均值為數(shù)學(xué)期望的估計(jì)值，并作為最后的測(cè)量結(jié)果。即：

算術(shù)平均值是數(shù)學(xué)期望的無偏估計(jì)值、一致估計(jì)值和最大似然估計(jì)值。有限次測(cè)量值的算術(shù)平均值比測(cè)量值更接近真值？故：算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差比總體或單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差小倍。原因是隨機(jī)誤差的抵償性。*算術(shù)平均值：有限次測(cè)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值

殘差：實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差（標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值），貝塞爾公式：算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值：例用溫度計(jì)重復(fù)測(cè)量某個(gè)不變的溫度，得11個(gè)測(cè)量值的序列（見下表）。求測(cè)量值的平均值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。解：①平均值

②用公式計(jì)算各測(cè)量值殘差列于上表中③實(shí)驗(yàn)偏差④標(biāo)準(zhǔn)偏差4.測(cè)量結(jié)果的置信問題置信概率與置信區(qū)間：置信區(qū)間內(nèi)包含真值的概率稱為置信概率。

置信限：k——置信系數(shù)（或置信因子）置信概率是圖中陰影部分面積5.正態(tài)分布的置信概率

當(dāng)分布和k值確定之后，則置信概率可定正態(tài)分布,當(dāng)k=3時(shí)置信因子k置信概率Pc10.68320.95530.997區(qū)間越寬，置信概率越大1.4.2系統(tǒng)誤差的特性和處理方法

1．系統(tǒng)誤差的特性系統(tǒng)誤差的特征是在同一條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，誤差的絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或者在條件改變時(shí)，誤差按一定的規(guī)律變化。2．系統(tǒng)誤差的處理方法1）從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源上，采取措施減小系統(tǒng)誤差。（1）在測(cè)量中，測(cè)量原理和測(cè)量方法盡力做到正確、嚴(yán)格。（2）必須對(duì)測(cè)量?jī)x器定期檢定和校準(zhǔn)，注意儀器的正確使用條件和方法。（3）注意周圍環(huán)境對(duì)測(cè)量的影響，精密測(cè)量要注意恒溫或采取散熱、空氣調(diào)節(jié)等措施。為避免周圍電磁場(chǎng)及有害振動(dòng)的影響，必要時(shí)可采用屏蔽或減振措施。2）用修正方法減少系統(tǒng)誤差。3）采用一些專門的測(cè)量方法（1）替代法。（2）交換法。（3）對(duì)稱測(cè)量法。（4）減小周期性系統(tǒng)誤差的半周期法。1.4.3粗大誤差的特性和處理方法1．粗大誤差的判別準(zhǔn)則假設(shè)在一系列等精度測(cè)量結(jié)果中，為各測(cè)量值對(duì)應(yīng)的殘差，S為標(biāo)準(zhǔn)偏差的估計(jì)值，若則誤差為粗大誤差，所對(duì)應(yīng)的測(cè)量值為異常數(shù)據(jù)，應(yīng)剔除不用。2．防止和消除粗大誤差的方法對(duì)粗大誤差，除了設(shè)法從測(cè)量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和鑒別而加以剔除外，更重要的是要加強(qiáng)測(cè)量者的工作責(zé)任心和以嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度對(duì)待測(cè)量工作；此外，還要保證測(cè)量條件的穩(wěn)定，或者應(yīng)避免在外界條件激烈變化時(shí)進(jìn)行測(cè)量。其次，可以在等精度條件下增加測(cè)量次數(shù)，或采用不等精度測(cè)量和互相之間進(jìn)行校核的方法。

1.4.4測(cè)量數(shù)據(jù)的處理1.數(shù)字修約規(guī)則由于測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果均是近似數(shù)，其位數(shù)各不相同。為了使測(cè)量結(jié)果的表示準(zhǔn)確唯一，計(jì)算簡(jiǎn)便，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，需對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)和所用常數(shù)進(jìn)行修約處理。數(shù)據(jù)修約規(guī)則：（1）小于5舍去——末位不變。（2）大于5進(jìn)1——在末位增1。（3）等于5時(shí)，取偶數(shù)——當(dāng)末位是偶數(shù)，末位不變；末位是奇數(shù)，在末位增1（將末位湊為偶數(shù)）。例：將下列數(shù)據(jù)舍入到小數(shù)第二位。12.4344→12.43 63.73501→63.740.69499→0.6925.3250→25.32 17.6955→17.70 123.1150→123.12需要注意的是，舍入應(yīng)一次到位，不能逐位舍入。上例中0.69499，正確結(jié)果為0.69，錯(cuò)誤做法是：0.69499→0.6950→0.695→0.70。在“等于5”的舍入處理上，采用取偶數(shù)規(guī)則，是為了在比較多的數(shù)據(jù)舍入處理中，使產(chǎn)生正負(fù)誤差的概率近似相等。2.有效數(shù)字若截取得到的近似數(shù)其截取或舍入誤差的絕對(duì)值不超過近似數(shù)末位的半個(gè)單位，則該近似數(shù)從左邊第一個(gè)非零數(shù)字到最末一位數(shù)為止的全部數(shù)字，稱之為有效數(shù)字。例如：3.142 四位有效數(shù)字，極限誤差≤0.00058.700 四位有效數(shù)字，極限誤差≤0.00058.7×103 二位有效數(shù)字，極限誤差≤0.05×1030.0807 三位有效數(shù)字，極限誤差≤0.005

1.5傳感器及其特性根據(jù)我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7765-87），傳感（Transducer/Sensor）的定義是：“能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置”。

定義包含的意思：1．傳感器是測(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；2．它的輸入量是某一種被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量等。3．它的輸出量是某種物理量，這種量應(yīng)便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等等，這種量不一定是電量，還可以是氣壓、光強(qiáng)等物理量，但主要是電物理量；4．輸出與輸入之間有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且能達(dá)到一定的精度。1.5.1傳感器的組成

通常情況下，輸出量為電量的傳感器，一般由敏感元件、傳感元件和信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成，如圖所示。信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路傳感元件敏感元件被測(cè)量輸入量測(cè)量電路電源電量輸出量1．敏感元件直接感受被測(cè)非電量，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的其它量（一般仍為非電量）的元件。2．傳感元件傳感元件又稱變換器，能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換成電量。3．信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和控制的有用電信號(hào)的電路。彈性敏感元件（彈簧管）

敏感元件在傳感器中直接感受被測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。彈性敏感元件（彈簧管）

在下圖中，彈簧管將壓力轉(zhuǎn)換為角位移α彈簧管放大圖

當(dāng)被測(cè)壓力p增大時(shí)，彈簧管撐直，通過齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)電位器的電刷產(chǎn)生角位移。

1.5.2傳感器分類

傳感器的種類名目繁多，分類不盡相同。常用的分類方法有：１）按被測(cè)量分類：可分為位移、力、力矩、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、加速度、溫度、壓力、流量、流速等傳感器。2）按測(cè)量原理分類：可分為電阻、電容、電感、光柵、熱電耦、超聲波、激光、紅外、光導(dǎo)纖維等傳感器。1.5.3傳感器性能評(píng)價(jià)

傳感器的各種特性一般是根據(jù)輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系來描述的。傳感器在穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)）信號(hào)作用下，輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為靜態(tài)特性；在動(dòng)態(tài)（周期或暫態(tài)）信號(hào)作用下，輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為動(dòng)態(tài)特性。傳感器動(dòng)態(tài)特性的研究方法與控制理論中介紹的相似，故不再重復(fù)。下面僅介紹靜態(tài)性能的一些指標(biāo)。衡量傳感器的輸入-輸出靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是：靈敏度、線性度、滯后、穩(wěn)定性、重復(fù)性。1．靈敏度(Sensitivity)

靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下輸出變化值與輸入變化值之比，用K來表示：作圖法求靈敏度過程xyx1ΔxΔy0切點(diǎn)傳感器特性曲線xmax2．線性度(Linearity)

線性度又稱非線性誤差，是指?jìng)鞲衅鲗?shí)際特性曲線與擬合直線（有時(shí)也稱理論直線）之間的最大偏差與傳感器量程范圍內(nèi)的輸出之百分比。將傳感器輸出起始點(diǎn)與滿量程點(diǎn)連接起來的直線作為擬合直線，這條直線稱為端基理論直線，按上述方法得出的線性度稱為端基線性度，非線性誤差越小越好。線性度的計(jì)算公式如下：作圖法求線性度演示（1—擬合曲線2—實(shí)際特性曲線）3．滯后(Hy