探索传感器的秘密特性解析与设计要诀

导语：探索传感器的奥秘：特性解析与设计要诀

静态特性

在没有时间变量的情况下，传感器输出量与输入量之间存在直接关系。这种关系可以用一个不含时间变量的代数方程或通过将输出量作为纵坐标，输入量作为横坐标来绘制特性曲线来描述。衡量静态特性的关键参数包括线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。

动态特性

当输入信号发生变化时，传感器的输出也会随之改变。在实际应用中，我们通常使用对标准输入信号（如阶跃信号和正弦信号）的响应来表示动态特性。这是因为标准输入信号对传感器的响应相对于任意其他输入信号具有某种内在联系，因此了解前者可以帮助预测后者。

线性度

尽管实际上传感器的静态特征图形通常呈现为曲线，但为了使仪表读数均匀且可靠，我们常用一条拟合直线近似地代表这些曲线中的性能指标，即非线性误差。选择拟合直线有多种方法，如选择理论直线或最小二乘法拟合直线。

迟滞特征

它描述了当从负向到正向行程时，与正向行程相比，输出-输入功能图上的最大差异百分比。这可能由内部元件吸收能量造成。

灵敏度

它定义了稳定工作条件下的输出变化率与输入变化率之间的比例。如果存在明显的一致输出-输入关系，则灵敏度S是一个恒定的值；否则，它随着输出越大而增加。

设计要点：

提取有用的信息并减少噪声。

实际上所检测到的物理值往往非常微小，并伴随着转换元件固有的转换噪声。如何尽可能提取有用的信息并降低噪声是解决问题的一个关键环节。

使电路保持简单精炼。

设想一个拥有3级放大电路以及带有2级有源滤波器放大的回路，这样虽然能够增强信号，同时也会放大噪声。如果噪音并不明显偏离有效频谱，那么无论如何进行滤波，都无法提高信噪比。此外，将任何额外组件移除都是简化电路的一种方式，这是一些工程师容易忽略的问题，因为他们经常发现过于复杂的电路难以管理，从而陷入怪圈中。

减少功耗问题。

当需要长距离连接传感器时，对后续电路来说引入额外干扰成为了问题之一。当功耗较高时，就必须考虑如何降低功耗以避免这种干扰影响整个系统效能。

元件选型及供电回路设计。

在确定元件足够满足要求之后，便开始涉及更深层次的问题，比如供电方案和元件选择。在寻找适合需求范围内既可靠又经济实惠的零部件方面做得更多，而不是追求超越当前技术水平的事物。此外，在设计供电回路方面，更注重共模抑制能力，以确保整体系统稳定运行。