传感器的分类

传感器的分类目前尚无统一规定，传感器本身又种类繁多，原理各异，检测对象五花八门，给分类工作带来一定困难，通常传感器按下列原则进行分类
1.按被检测量分类
按被检测量分类，可分为物理量传感器，化学量传感器，生物量传感器。在各类传感器中可分为若干族，每一族中又可分为若干组。其分类体系如表1.1所示（表略）。
2.按物理原理分类
这种分类方法是以传感器的物理原理作为分类依据。可分为压阻式、压电式、电感式、电容式、应变式、霍尔式……；这种分类方法有利于传感器专业工作者从原理和设计上作归纳性的分析和研究。
3.按能量的传递方式分类
按能量的传递方式分类，传感器可分为有源传感器和无源传感器两大类。
有源传感器将非电量转换为电量。
无源传感器本身并不是一个换能器，被测非电量仅对传感器中的能量起控制或调节作用，所以它必须具有辅助能源——电源。
4．按传感器的工作机理分类
按传感器的工作机理分类，可分为结构型和物性型两大类。
结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的。物理学中的定律一般是以方程式给出。对于传感器来说，这些方程式也就是许多传感器在工作时的数学模型。这类传感器特点是传感器的性能与它的结构材料没有多大关系。以差动变压器为例，无论使用坡莫合金或铁氧体做铁芯，还是使用铜线或其它导线做绕组，都是作为差动变压器而工作。
物性型传感器是利用物质法则构成的。物质法则是表示物质某种客观性质的法则。这种法则大多数以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。因此，物性型传感器的性能随材料的不同而异。如所有的半导体传感器，以及所有利用各种环境变化而引起的金属、半导体、陶瓷、合金等性能变化的传感器都是物性型传感器。
另外，根据传感器输出是模拟信号还是数字信号，可分为模拟传感器和数字传感器；根据转换过程可逆与否，可分为双向传感器和单向传感器等等。


热电阻的应用原理
   传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。
静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。
动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
一般来说，传感器的输入和输出关系可用微分方程来描述。理论上，将微分方程中的一阶及以上的微分项取为零时，即可得到静态特性。因此传感器的静特性是其动特性的一个特例。
传感器除了描述输入与输出量之间的关系特性外，还有与使用条件、使用环境、使用要求等有关的特性。
1 传感器的静特性
传感器的输入-输出关系:输入（外部影响：冲振、电磁场、线性、滞后、重复性、灵敏度、误差因素）—传感器—输出（外部影响：温度、供电、各种干扰稳定性、温漂、稳定性（零漂）、分辨力、误差因素）。
人们总希望传感器的输入与输出成唯一的对应关系，而且最好呈线性关系。但一般情况下，输入输出不会完全符合所要求的线性关系，因传感器本身存在着迟滞、蠕变、摩擦等各种因素，以及受外界条件的各种影响。
传感器静态特性的主要指标有：线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨率、漂移、稳定性等。

2 传感器的动特性
动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
很多传感器要在动态条件下检测，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，其间关系要用动特性来说明。设计传感器时要根据其动态性能要求与使用条件选择合理的方案和确定合适的参数；使用传感器时要根据其动态特性与使用条件确定合适的使用方法，同时对给定条件下的传感器动态误差作出估计。总之，动特性是传感器性能的一个重要方面，对其进行研究与分析十分必要。总的来说，传感器的动特性取决于传感器本身，另一方面也与被测量的形式有关。
（1）规律性的：1）周期性的：正弦周期输入、复杂周期输入；2）非周期性的：阶跃输入、线性输入、其他瞬变输入
（2）随机性的：1）平稳的：多态历经过程、非多态历经过程；2）非平稳的随机过程。
在研究动态特性时，通常只能根据“规律性”的输入来考虑传感器的响应。复杂周期输入信号可以分解为各种谐波，所以可用正弦周期输入信号来代替。其它瞬变输入不及阶跃输入来得严峻，可用阶跃输入代表。因此，“标准”输入只有三种；正弦周期输入、阶跃输入和线性输入。而经常使用的是前两种。


热电偶冷端温度补偿
   根据热电偶测温原理可知，热电偶回路热电势的大小不仅与热端温度有关，而且与冷
端温度有关，只有当冷端温度保持不变，热电势才是被测热端温度的单值函数。热电偶分
度表和根据分度表刻度的显示仪表都要求冷端温度恒定为0，否则将产生测量误差。
然而在实际应用中，由于热电偶的冷端与热端距离通常很近，冷端（接线盒处）又暴露于空
间，受到周围环境温度波动的影响，冷端温度很难保持恒定，保持在O摄氏度就更难。因此必
须采取措施，消除冷端温度变化和不为)+所产生的影响，进行冷端温度补偿。
  （一）补偿导线法
一般温度显示仪表安装在远离热源、环境温度t0较稳定的地方（如控制室），而热
电偶通常做得较短（满足插入深度l即可），其冷端（即接线盒处，温度为t10）在现场。
用普通铜导线连接，冷端温度变化将给测量结果带来误差。若将热电极做得很长，使冷
端延伸到温度恒定的地方，一方面对于贵重金属热电偶很不经济，另一方面热电极线路
不便于敷设且易受干扰影响，显示是不可行的。解决这一问题的方法是使用补偿导线。
   补偿导线是由两种不同性质的廉价金属材料制成的，在一定温度范围内（0-100°c）与所配接的热电偶具有相同的热电特性的特殊导线。用补偿导线连接热电偶和
显示仪表，由于补偿导线具有与热电偶相同的热电特性，将在热电偶回路中产生e补
（t'0,t0 ）的热电势，e补（t'0,t0) 等于热电偶在相应两端温度下产生的热电势e（t'0,t0），
根据中间温度定律，热电偶与补偿导线产生的势电势之和为e(t,to) ，因此补偿导线的使用相当于将热电极延伸至与显示仪表的接线端，使回路热电势仅与热端和补偿导线
与仪表接线端（新冷端）温度t0有关，而与热电偶接线盒处（原冷端）温度t'0变化无关。
补偿导线起到了延伸热电极的作用，达到了移动热电偶冷端位置的目的。正是由
于使用补偿导线，在测温回路中产生了新的热电势，实现了一定程度的冷端温度自动补
偿。若新冷端温度不能恒定为0°c，则不能实现冷端温度的“完全补偿”，还需要配以其
它补偿方法。必须指出，补偿导线本身不能消除新冷端温度变化对回路热电势的影响，应使新冷端温度恒定。
补偿导线分为延伸型（x）补偿导线和补偿型（c）补偿导线。延伸型补偿导线选用.的金属材料与热电极材料相同；补偿型补偿导线所选金属材料与热电极材料不同.