当前课程知识点：现代电子系统设计 > 第二章 传感器和执行器 > 2.2 传感器的分类和性能指标 > 2.2 传感器的分类和性能指标
下面讲第二章 第二节
传感器的分类和性能指标
我们在选择传感器的时候
要了解它的分类和性能指标
首先来看一下分类
分类的方法有多种
首先我们看第一种
第一种是分为无源和有源的传感器
所谓无源的传感器
是指它不需要外加能源
就可以直接将激励信号转换为电信号
比如光电二极管热电偶
压电传感器等等
这个是光电二极管的实物图
和原理图
那么在它的实物图上面有一个窗口
当光照射进去的时候
那么这个时候在回路中就会产生电流
所以它不需要外加的电源
就可以直接将光信号
转换为电流信号
所以它是无源的传感器
再例如热电偶
热电偶呢 是由两种不同的导体
或者是半导体a和b组成
那么这时候它们俩一端接在一起
作为测量端
放在待测温度的环境中
另外一个端
分别放在一个参考的温度环境中
这时候在回路中就会产生热电势
当测量的温度和参比的温度不同的时候
那么这个热电势呢 就不为0
那这时候就可以把测量的温度转换为
输出的电压
在这个电路中也不需要外加电源
它就可以直接把温度转换为输出的电压
所以它也是一个无源的传感器
有源的传感器呢 就需要外加能源
也就是外加直流电源
才能够把输入信号转换为电信号
比如说热电阻或者是电阻应变计
那么热电阻把温度转换为电阻的变化
这时候还需要在电路中
加上电源才能把电阻的变化转换为
电压或者电流的变化
电阻应变计呢 它通常是由金属组成
比如说金属片 电阻应变片
那么这时候它能够把张力
或者压力转换为电阻的变化
这时候我们可以用一个电桥来测量它
当电压变化的时候它的电阻值变化
在电桥上面加上直流电源
就可以把它的电阻的变化
再转换为电压的变化
可以测量到这个压力或者是张力
所以它也是一个有源的传感器
第二种分类就分为绝对和相对传感器
所谓绝对传感器
是指它的输出量跟输入量的绝对值相关
比方说热敏电阻
它可以把温度转换为电阻的变化
那么这个电阻的变化呢
是跟温度的绝对值相关的
与绝对传感器相反的就是相对传感器
相对传感器
它的输出信号
是跟输入的一些特定情况相关的
例如热电偶
热电偶它的输出的热电势
是跟测量的温度
和参比端的温度的差值相关的
当测量端的温度变化的时候
那么热电势会变化
而当参比端变化的时候
那么热电势也会变化
所以呢 它的输出的热电势
是跟这个参比端一些特定的情况
相关系的
所以它是一个相对的传感器
第三种分类方式就是根据转换机制来分类
可以分为物理的化学的
生物的传感器
比方说物理的热电 光电 光磁 磁电等等
化学的比如说化学转化
电化学过程的传感器
另外生物的
比如说生化转化的传感器等等
那么第四种就是根据激励信号来分类
可以分为声学的 生物的 化学的
机械的 粘度的 辐射的等等
比方说声学的
有声波的幅度啊 频率呀 速度啊等等
另外还有磁性的 光学的 热的
这个传感器
这都是从激励信号来分类的
第五种就是从材料来分类
可以分为无机的和有机的
无机的包括导体 半导体 生物物质等等
有机的包括绝缘体
还有液体 气体 等离子体等等
第六种分类就是根据应用来分类
可以分为农业的 民用工程的
商业的
能源的
医疗健康的
工业制造的等等
第七种就是根据输出信号来分类
可以分为模拟的传感器和数字的传感器
那么输出信号如果是模拟的电压电流
或者是电荷
那么就称为模拟传感器
输出信号如果是数字量
或者数字信号
那么这时候
就是数字传感器
第二个是性能指标
那么传感器它的性能指标呢
有十多种
最常用的就是左边的这八种
包括灵敏度精度分辨率线性度
激励信号范围
输出形式 响应速度 稳定度等等
其中前面四个指标用得比较多
而且容易混淆
所以下面呢
我们对这四个指标再进行分析
第一个是灵敏度
灵敏度是说输出变化量与输入变化量之比
例如热敏电阻
它将温度转化为输出电阻
那么这时候如果输入每变化一摄氏度
输出电阻变化4欧姆的话
那么它的灵敏度就是4欧姆每摄氏度
第二个是精度
精度是指测量值与真实值之间的
最大的误差
也就是输入值
它的测量值与真值之间的最大的误差
用ΔXmax表示
例如热敏电阻
那么它测量的温度
它的测量值与真实的温度值之间的
最大的误差
如果是0.1度的话
那么它的精度就是0.1度
第三个指标是分辨率
分辨率是指可测量到的激励信号的最小值
这个也是指输入信号
它的这个可测量到的最小值
例如热敏电阻在测量温度的时候
如果测量到的温度的最小的值是0.01度
那么这时候它的分辨率就是0.01度
第四个就是线性度
也称为非线性误差
对于传感器来讲
它通常不是绝对的线性的
会有一定的非线性
那么非线性误差呢 是指输出信号
它的真实值与理想的线性值之间的误差
这个误差也是指最大的误差
这个就是非线性误差也叫线性度
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-课程简介
-1.1 电子系统简介
-1.2 现代电子系统举例
-1.3 现代电子系统的组成
-1.4 现代电子系统设计方法
-第一章 作业
-2.1 传感器定义
-2.2 传感器的分类和性能指标
-2.3 常用传感器介绍
-2.4 常用执行器介绍
-第二章 作业
-3.1 模拟信号处理简介
-3.2 信号放大和隔离电路
-3.3 滤波电路
--3.3 滤波电路
-3.4 运算电路(一)
-3.5 运算电路(二)
-3.6 电压比较器
-3.7 功率放大电路
-3.8 模-数转换器
-3.9 数-模转换器
-第三章 作业
-4.1 直流电源简介
-4.2 线性稳压电源
-4.3 开关稳压电源
-第四章 作业
-5.1 微处理器简介
-5.2 微处理器和片上系统的发展历程
-5.3 微处理器分类
-5.4 微处理器和片上系统举例
-5.5 微处理器和片上系统硬件结构
-5.6 外围接口和设备
-5.7 嵌入式软件开发方法
-5.8 嵌入式操作系统
-5.9 外围设备应用程序开发简介
-第五章 作业
-6.1 TM4C123 简介
-6.2 TM4C123 实验板
-6.3 TM4C123 软件开发
-6.4 TM4C123 实验举例
-第六章 作业
-7.1 PSoC简介
-7.2 PSoC实验板
-7.3 PSoC软件开发
-7.4 PSoC实验举例
-第七章 作业
-8.1 FPGA简介
-8.2 FPGA的发展趋势
-8.3 FPGA的特点
-8.4 FPGA的结构
-8.5 FPGA结构举例
-8.6 FPGA设计工具和方法
-8.7 QuartusⅡ集成开发环境
-8.8 DE2-115实验平台简介
-8.9 Verilog硬件设计语言
-- 8.9.8 设计仿真
-8.10 数字电路设计与仿真举例
-第八章 作业
-9.1 SOPC简介
-9.2 Nios II 微处理器简介
-9.3 Avalone总线简介
-9.4 SOPC设计方法简介
-9.5 SOPC设计举例
-- 9.5.1 设计内容
-9.6 Nios II 软件设计
-第九章 作业
-10.1 实验内容与要求
-10.2 实验设备与器材
-10.3 注意事项与调试方法
-10.4 实验结果展示
-第十章 作业
-期末考试
--期末考试
