[MOOC]物联网技术笔记-3.物联网感知技术(传感器)

3.1.1物联网感知技术

传感与检测功能

传感器作为物联网感知的主要设备之一，它是将能感受到的及规定的被测量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

• 敏感元件：
  敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；
• 转换元件
  转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分；
  

3.2.1 传感器的基本特性

传感器的定义

• 信号调理电路：对传感器的输出信号施行一定预处理的装置，使信号适于显示或控制。
  主要技术：电子技术——运算放大器

传感器的特性

定义：传感器特性：指输入 x (被测量) 与输出 y 之间的关系；

传感器所测量的非电量是处在不断变动之中的，传感器能否将这些非电量的变化不失真地变换成相应地电量，取决于传感器地输出/输入特性；

• 传感器地静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出/输入关系；
• 衡量静态特征性的重要指标是线性度、灵敏度、迟滞和重复性；

线性度

输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度称为线性度。
一般用非线性误差表示可用下式表示：

灵敏度

传感器的灵敏度是其在稳态下输出增量 $\Delta Y$ 与输入增量 $\Delta X$ 的比值。
常用 $S_n$ 来表示：

对于线性传感器，其灵敏度就是它的静态特性的斜率，如图所示，即：

迟滞

传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞；

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• 迟滞差值：正反行程的差值；
• 迟滞误差：传感器在全量程范围内最大迟滞差值 $\Delta Hmax$ 与满量程输出值之比：

式中$\Delta Hmax$ ——正反行程间输出的最大差值

重复性

重复性是指传感器在输入按同一方向做全量程连续多次变动时所得到特性曲线不一致的程度。重复性误差可用正反行程的最大偏差表示

传感器的动态特征

动态特征：指传感器对随时间变化的输入量的响应特性；
被测量可能以各种形式随时间变化，只要输入量是时间的函数，则其输出量也将是时间的函数。其间的关系用动态特征方程描述；
它依赖于传感器本身的测量原理、结构，取决于系统内部机械的、电气的、磁性、光学的等各种参数，而且这个特性本身不因输入量、时间和环境条件的不同而变化。