傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分,是實(shí)現(xiàn)物物相連的前提,在傳感器上每一次大的突破,都有可能引發(fā)整個(gè)行業(yè)的巨變。今天跟后續(xù)的幾篇文章,我們著重了解下傳感器相關(guān)的內(nèi)容。
1、什么是傳感器
首先,要明白傳感器的概念:傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成電化學(xué)量的裝置。舉個(gè)例子,比如測一塊秤砣重量,就是把秤砣作用在傳感器元件上的力轉(zhuǎn)換成電信號輸出,最后精確得到秤砣到底是幾斤幾兩。
一般傳感器輸出信號都是電量,便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理和顯示等。根據(jù)不同原理可能有不同的形式,如電壓、電流、電容、電阻等。在很多學(xué)科和行業(yè)里,傳感器也被稱作敏感元件、檢測器、轉(zhuǎn)換器等,所以之后看到這些詞,要想到很有可能是在說同一個(gè)東西。
2、傳感器基本構(gòu)成
傳感器一般是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成,敏感元件負(fù)責(zé)感受被測量的物體,轉(zhuǎn)換元件再將敏感元件感受的信息轉(zhuǎn)換成適合傳輸或者測量的電信號。
另外傳感器輸出的信號一般都很微弱,需要信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路放大、運(yùn)算調(diào)制等。在信號調(diào)理轉(zhuǎn)換中、包括傳感器的工作都是必須要有輔助電源才行,所以嚴(yán)格意義上,傳感器的構(gòu)成中還需要再加輔助電源。(現(xiàn)在普遍使用的智能傳感器中還裝有處理芯片)
3、傳感器的性能指標(biāo)
在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中,同一類的傳感器,收集和傳輸?shù)男畔①|(zhì)量有可能會有很大差異,這是因?yàn)椴煌膹S家生產(chǎn)的傳感器性能會不一樣。要看傳感器好壞,我們需要先了解下傳感器有哪些關(guān)鍵性能指標(biāo)。
傳感器的性能指標(biāo),一般默認(rèn)的是傳感器在靜態(tài)特性(在被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸入與輸出的關(guān)系)下做的評估,包括靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性、漂移、精度這六項(xiàng)。
靈敏度:傳感器的重要指標(biāo),表示輸入量的變化引起的傳感器輸出量變化。一般是輸出量增量與輸入量增量的比,靈敏度越大,傳感器越靈敏;
線性度:線性度也叫非線性誤差。
在傳感器輸入與輸出的關(guān)系中,按照理想情況,是一條線性曲線,但是實(shí)際測試過程中,卻是一條非線性曲線。線性度就是在傳感器的非線性曲線輸出中,找出跟理想的線性輸出差距最大的點(diǎn),以輸出差額除以測試中的輸出最大值(滿量程輸出值),最后得出的絕對值就是線性度數(shù)值。所以線性度看的就是傳感器輸入與輸出之間數(shù)量關(guān)系的線性程度;
遲滯:遲滯指傳感器在相同的最大測量前提下,輸入量從最小到大(正行程),又從大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g,輸出特性不重合產(chǎn)生的差值。
舉個(gè)例子,小明從小到大5個(gè)蘋果依次放到秤上稱重,并記錄數(shù)據(jù)。秤完后,又馬上從大到小再秤一次。兩輪過程中,同樣是第三個(gè)蘋果,秤下來的數(shù)值卻不一致,這就是秤的遲滯。
遲滯一般是敏感元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械零部件缺陷造成的;
重復(fù)性:重復(fù)性是指輸入量按同一方向做全量程連續(xù)多次變化時(shí),特性曲線不一致的程度。重復(fù)性誤差屬于隨機(jī)誤差;
漂移:這詞在玩某飛車游戲時(shí),看到挺多,在這里跟車沒一點(diǎn)關(guān)系。傳感器的漂移指輸入量不變情況下,輸出量隨時(shí)間變化的情況。產(chǎn)生漂移一般都有兩方面原因:傳感器的自身結(jié)構(gòu)參數(shù)和周圍環(huán)境變化;
精度:精度有兩層意思,準(zhǔn)確度和精密度。準(zhǔn)確度指測量值與真值的偏離程度,精密度說的卻是每次測量同一個(gè)物品后得到不同值這類離散偏差。
因?yàn)檎嬷涤肋h(yuǎn)不可知,所以準(zhǔn)確度看的就是測量的值跟一個(gè)定義出來的值的偏差。至于精密度,高精密的測量儀器一般都很貴。