关键词：传感器；特性；传感器；SCC调理模块；SCXI调理模块；cDAQ
    传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。人的五官就是天然的传感器，具有视、听、嗅、味、触觉，大脑就是通过五官来感知外界的信息（图1）。

图1 人与机器的对应关系

    工程科学与技术领域的传感器既是对人体五官的工程模拟物，是能将特定的被测量信息（包括物理量、生物量、生物量）按一定的规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。可用信号既是便于处理和传输的信号，目前由于电信号最符合这一要求，传感器也可狭义定义为把外界非电信息转换成电信号输出的器件（图2）。

图2 各类传感器

传感器的构成
    传感器的具体构成根据被测对象、转换原理，使用环境和性能要求的情况有很大差异。
    自源型是仅含有转换元件的传感器构成形式，它不需要外能源，可直接从外部被测对象吸收能量转换为电效应，但输出的能量较弱。常见的有热电偶、压电器件等。
    带激励源型是在转换器件外加了辅助能源的构成形式，辅助能源起到激励的作用，可以是电源或磁源，这样不需要变换电路也有较大电量输出。常见的有霍尔传感器等。
    外源型是由利用被测量实现阻抗变换的转换元件构成，必须通过带外电源的变换电路才能获得电量输出。常见的有电桥等。
    相同传感器补偿型（图3-a）是使用两个完全相同的转换元件置于同样环境下的构成形式。实际使用其中一个元件进行工作，另一个用于抵消其受到的环境干扰影响。常见的有应变式，固态压阻式传感器等。
    差动结构补偿型（图3-b）和相同传感器补偿型类似，但其两个转换元件都进行工作，除了可以抵消环境干扰，还使有用的输出值增加。
    不同传感器补偿型（图3-c）是两个原理和性质不同的转换元件置于同样环境下的构成形式，也是通过一个转换元件给工作的转换元件提供补偿。常见的有热敏电阻的温度补偿，加速度的干扰补偿等。

    目前随着计算机技术的发展，传感器和微处理器结合在一起，形成了智能化传感器的概念，这种构成具有了信息处理的功能，前景十分广阔。
传感器的分类
    传感器的种类繁多，分类方式多种多样。对于被测量，可以用不同的传感器来测量；而对于同一原理的传感器，通常又可以测量多种非电量。
    具体分类可按转换的基本效应、构成原理等分多种，其中又以按照工作原理分类最为详细（表1）。

表1 传感器类型分类

传感器的基本要求
    无论何种传感器，作为直接面对测试对象的先锋，必须能够快速、准确、可靠而又经济地实现信息转换的基本要求。
    传感器的工作范围和量程需要足够大，可以满足相应测试的极端要求，需要具备一定的过载能力；必须有能满足要求的灵敏度和精度，要求转换后输出的信号和被测量的输入信号成确定的关系，且比值要大。传感器还需要具备快速的响应能力，稳定可靠的工作能力，较长的寿命和较低的成本，同时维修，校准方便。根据特定的现场应用，有时对传感器的体积和重量都有严格要求，且希望其内部噪声小不易受到外部干扰。最后是传感器输出的信号最好采取通用的标准形式，以便于和外部系统对接。
    可见选择一款合适的传感器并不轻松，需要根据需求全面综合地考虑，不可马虎。
传感器重要指标介绍
    传感器在检测静态量时的静态特性和检测动态量时的动态特性通常可以分开考虑。对于输入信号的，传感器的数学模型也通常有静态和动态之分。
静态特性
    静态特性表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时，输入和输出的关系，主要要考虑线性度和随机变化等因素。

线性度：
    线性度又称非线性，是表征传感器输出-输入校准曲线与选定的拟合直线之间的吻合程度的指标。通常用相对误差来表示线性度或非线性误差，有：

（公式1）

表示输出平均值与拟合直线间的最大偏差；

表示理论满量程输出值。
    所以，选定的拟合直线不同时，计算所得的线性度数值也就不同。选择拟合直线要保证获得尽量小的非线性误差，还要考虑计算是否方便。常见的方法有理论直线法、端点线法、最小二乘法等。
迟滞:
迟滞是反应传感器在输入量增大和减小的行程过程中输出和输入曲线的不重合程度的指标（图2）。通常用正反行程输出的最大差值计算，有：

（公式2）

图1 迟滞

灵敏度:
灵敏度（图3）是传感器输出量增量与被测输入量增量之比，线性传感器的灵敏度就是拟合直线的斜率，即：
                                                  （公式3）
非线性传感器的灵敏度不是常数，用dy/dx表示。
对于需要外部激励的传感器来说，其灵敏度的表达还要考虑电源电压的因素。

图2 灵敏度

分辨力:
    分辨力是传感器在规定测量范围内所能测试出的被测输入量的最小变化量，有时用该值相对满量程输入值的百分数表示，称为分辨率。
重复性：
    重复性是指输入量按同一方向做全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标，各条曲线越接近，重复性越好。重复性误差反映的是校准数据的离散程度，是随机误差计算：

漂移:
    漂移指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的变化，主要包括零点漂移和 灵敏度漂移。零点漂移或灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移。
    时间漂移指在规定的条件下，零点或灵敏度随时间的缓慢变化；温度漂移则是周围温度变化所引起的。