4. 按照被测量分类 （1）力学量传感器 （2）热量传感器； （3）磁传感器； （4）光传感器； （5）放射线传感器； （6）气体成分传感器； （7）液体成分传感器； （8）离子传感器；
（9）真空传感器。 5. 按能量关系： （1）能量控制型：指其变换的能量是由外部电源供给的，而外界的变化（即传感器输入量的变化）只起到控制的作用。如：用电桥测量电阻温度变化时，温度的变化改变了热敏电阻的阻值，热敏电阻阻值的变化，使电桥的输出发生变化（能量供给是一定的电源）。
（2）能量转换型：传感器输入量的变化直接引起能量的变化。如：热电效应中的热电偶，当温度变化时，直接引起输出电势改变（电势能）。再如：传声器直接将声信号转化成电信号输出。
6. 按传感器是利用场的定律还是利用物质的定律：
场的定律：是关于物质相互作用的定律，例如动力场的运动定律（牛顿的定律）、电磁场的感应定律、光的干涉现象等。物质定律:是指物质本身内在性质的规律。例如弹性体遵从的虎克定律、晶体的压电性、半导体材料的压阻、热阻 、光阻、湿阻、霍尔效应等。
（1）结构型传感器：通过敏感元件几何结构参数变化，利用场的定律实现信息转换，电动式传感器、电容式传感器、激光检测器等。
（2）物性型传感器：通过敏感元件材料物理性质的变化实现信息转换，压电式传感器、热敏电阻、光敏电阻、光电管等。
（3）复合型传感器。
7. 按是否依靠外加能源工作：
（1）有源传感器； （2）无源传感器。
8. 按输出量是模拟量还是数字量： （1）模拟传感器； （2）数字传感器。
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表1.2 列出了传感器的分类。
表1.2 传感器的分类 分 类 方 法 按依据的效应分类 传 感 器 的 种 类 物 理 传 感 器 化 学 传 感 器 生 物 传 感 器 按输入量分类 按工作原理分类 说 明 基于物理效应（光、电、声、磁、热） 基于化学效应（吸附、选择性化学反应） 基于生物效应（酶、抗体、激素等的分子识别和选择功能） 位移、速度、温度、压力、传感器以被测量命名 气体成分、浓度等传感器 应变式、电容式、电感式、传感器以工作原理命名 电磁式、压电式、热电式传感器等 按输出信号分类 按能量关系分类 模拟式传感器 数字式传感器 能量转换型传感器 能量控制型传感器 按利用场的定律还是利结构型传感器 用物质的定律分类 物性型传感器 按是否依靠外加能源分有源传感器 类 无源传感器 器、陶瓷传感器、金属传感器、高分子材料传感器、复合材料传感器等 输出为模拟量 输出为数字量 直接将被测量转换为输出量的能量 由外部供给传感器能量，而由被测量控制输出量能量 通过敏感元件几何结构参数变化实现信息转换 通过敏感元件材料物理性质的变化实现信息转换 传感器工作需外加电源 传感器工作无需外加电源 按使用的敏感材料分类 半导体传感器、光纤传感传感器以使用的敏感材料命名 常用的细分类(46种)：按传感器的用途和敏感元件的类型将传感器作了如下分类：
1）压力；2）力/荷重；3）位移（厚度）；4）力矩；5）角度；6）角速度（转速）；7）速度；8）加速度；9）角加速度；10）倾角；11）编码器；12）振动；13）气体/烟雾；14）温度；15）热能；16）湿度；17）水份；18）露点；19）液位；20）料位；21）流量；22）流速；23）风速；24电流；25）电压；26）电功率；27）电频率；28）接近开关；29）磁性开关；30）光电开关；31）
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pH值；32）电阻率；33）电导率；34）水溶氧；35）生物；36）红外线；37）紫外线；38）光纤；39)离子；40）激光；41）超声波；42）声音/噪声；43）触觉；44）图像/颜色；45）密度/粘度；46）混浊度。
1.4 传感器的性能和评价
（为了更好掌握和使用传感器，必须事先充分地了解传感器的特性，一般是根据输入和输出的对应关系来描述的）。
静态特性：传感器在稳态（静态或准静态）信号作用下，输入和输出的对应关系。（注意：输入不随时间变化）
动态特性：在动态（周期或暂态）信号作用下，输入和输出的对应关系。 1.4.1 传感器的静态特性 1.灵敏度
定义：传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比。 表示为：
k（x）=输出量的变化值／输入量的变化值＝△y／△x
物理意义：描述传感器的输出量（一般为电学量）对输入量（一般为非电学量）敏感程度的特性参数。
特性：传感器校准曲线的斜率即为灵敏度。（校准曲线：实验线）
注意：对线性传感器，灵敏度是一个常数；非线性传感器的灵敏度则随输入量变化。
2.非线性度
（理想的传感器输出与输入呈线性关系。然而，实际的传感器即使在量程范围内，输出与输入的线性关系严格来说也是不成立的，总存在一定的非线性）。
定义：传感器的输出－输入校准曲线与理论拟合直线（拟合的或理论的）之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”或称“非线性度”。
物理意义：非线性度是评价非线性程度的参数。 表示为：
?maxef???100%
YF.S式中，ef——非线性误差（非线性度），?max——校准曲线与理想拟合直线间的最大偏差，YF.S——传感器满量程输出平均值，见图1.2。
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图1.2 非线性误差说明
?maxef???100%
YF.S非线性误差表示的特殊性：非线性误差大小是以一拟合直线或理想直线作为基准直线计算出来的，基准直线不同，所得出的非线性度就不一样。因而不能笼统地提非线性度或非线性误差，必须说明其所依据的基准直线。
非线性度分类：（按照所依据的基准直线的不同）：理论非线性度，端基非线性度，独立非线性度，最小二乘法非线性度等。（最常用的是最小二乘法非线性度）
理论非线性度：拟合直线为理论直线，通常以0%作为直线起始点，满量程输出100%作为终止点。 端基非线性度：以校准曲线的零点输出和满量程输出值连成的直线为拟合直线。
独立非线性度：作两条与端基直线平行的直线，使之恰好包围所有的标定点．以与二直线等距离的直线作为拟合直线。。
最小二乘法非线性度：以最小二乘法拟合的直线为拟合直线。 最常用的方法：端基法和最小二乘法。
端基法的优缺点：端基法拟合方法简单直观，但是没有考虑到所有校准点数据(实验数据)的分布，拟合精度较低，一般用在特性曲线非线性度较小的情况。
*最小二乘法非线性度的求法：
以最小二乘法原则拟合直线的优点：拟合精度最高。 最小二乘法原则拟合直线的求法： 令拟合直线方程为Y?a0?kX，假设实际校准点有n个，在n个校准数据中，任一一个校准数据Yi与拟合直线上对应的理想值a0?kX间线差为 ?i?Yi?(a0?kXi)
最小二乘法拟合直线的拟合原则：就是使??为最小值，亦即使??2i对K和
2ii?1i?1nn 9
a0的一阶偏导数等于零，从而求出K和a0的表达式
??2i?2?(Yi?KXi?a0)(?Xi)?0 ??K??2i?2?(Yi?KXi?a0)(?1)?0 ??a0则：（用实验数据来表示） K?n?XiYi??Xi??Yii?1i?1i?1nnnn?Xi2?(?Xi)2i?1inn
na0??X??Y??X??XY2iiii?1nnniin?Xi2?(?Xi)2i?1ii?1ni?1ni?1
式中，n为校准点数。（分析：截距和斜率都有哪些实验数据表示）
由此得到最佳拟合直线方程，由上式可算得最小二乘法非线性度。（如何算？）
3.最小检测量（输入量）和灵敏度界限(阈值：输出量)
最小检测量定义：是指传感器能确切反映被测量的最低极限量。特性：最小检测量越小，表示传感器检测微量的能力越高。（以位移传感器为例） 存在最小检测量的原因：
（1）输入的变化量通过传感器内部被吸收，因而反映不到输出端上去。 举例：敏感元件内部螺丝或齿轮的松动，再螺丝和螺帽，齿条和齿轮之间多少都有空隙，如果输入变化量?x相当于这个空隙的话，那么?x是无法敏感的（无法传递出去的）。
（2）传感器输出存在噪声。因为当传感器的输出值比噪声电平小，就无法把有用信号和噪声分开，如果不加上最起码的输入值（这个输入值所产生的输出值与噪音的电平大小相当）是得不到有用的输出值的。（要略大于噪声的电平）
灵敏度界限：输入值所产生的输出值与噪声的电平大小相当，该输入值即灵敏度界限或灵敏阈或门槛灵敏度或阈值。
最小检测量的表示方法：由于传感器的最小检测量易受噪声的影响，所以一般相当于噪声电平若干倍的被测量为最小检测量，表示为：
CN M?K式中，M为最小检测量；C为系数（一般取1－5）；N为噪声电平；K为传感器的灵敏度。
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现代传感技术 讲义(第一章)
