文档介绍：2007
第2章、传感器静态和动态特性
微传感器是将敏感元件所感受到的物理量、化学量等信息，按照一定规律，转换成便于测量和传输的装置。由于电信号易于传输和处理，所以一般概念上的微传感器是指将非电量转换成电信号输出的元件或装置。
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理想的微传感器有如下特点：
（1）微传感器的输出量仅对特定的输入量敏感；
（2）微传感器的输入量与输出量呈唯一的、稳定的对应关系，且最好是线性关系；
（3）微传感器的输出量可实时反映输入量的变化。
具体到微传感器来说，理想的目标往往还包括体积微小、易于批量生产、成本低廉、易实现与信号检测与处理电路的集成等方面的特征。
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微传感器工作在具体应用环境中，通过与被测对象之间的信息交互实现被测参数的检测。因此，影响微传感器性能的因素可分为两个方面。
一方面是微传感器本身的误差因素，是由微传感器的敏感原理、结构设计、制作工艺等所决定的，包括非线性、滞后、重复性、漂移等。这方面的性能需要在微传感器出厂前评估，并给出具体的指标要求。而性能的改进需要从微传感器的原理、结构、制作工艺等方面进行考虑。尤其是传感器的具体制作工艺，往往是影响微传感器性能的重要因素，也是各种微传感器的技术关键。
另一方面是在应用过程中引入的，如外界环境的电磁场干扰、工作环境的温度波动、安装位置的冲击振动、供电电源的波动等。
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微传感器的误差可定义为通过微传感器得到的测量值与被测量的真值之差。可能造成微传感器误差的来源很多，但基本上可分为5种类型：介入误差、应用误差、特性参数误差、动态误差及环境误差。
1、介入误差
这类误差来源于微传感器敏感元件的介入对所测系统的环境造成的改变。
2、应用误差
这类误差在实际应用中最为常见，主要问题在于使用者对具体微传感器原理的缺乏了解或测量系统的设计缺陷。
3、特性参数误差
这类误差来源于微传感器本身的特性参数，也是微传感器生产者及使用者考虑最多的误差。由于误差是传感器本身固有的特性，因此使用者所能做的就是在选取微传感器时充分予以考虑。尤其是量程、阈值及分辨率等。
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4、动态误差
大部分微传感器的特性参数是在稳定环境下通过标定测试得到的，因此当所测参数发生变化时，微传感器的反应存在滞后。
5、环境误差
各种环境参量均可能带来误差。最常见的是温度，另外振动、冲击、电磁场、化学腐蚀、电源电压波动等因素均可造成误差。
衡量这些误差大小需要从静态和动态两个方面考察.
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微传感器的静态特性是指在稳态条件下，微传感器的输出与输入之间的关系。理想的微传感器输出-输入特性是线性的。这种线性特性的优点在于：
（1）可大大简化微传感器的理论分析和设计计算；
（2）为标定和数据处理带来很大方便；
（3）避免了非线性补偿环节，后续电路、制作、安装、调试容易，从而提高测量精度。
理论分析表明，采用差动结构后，不仅微传感器的灵敏度提高了1倍，而且消除了偶次项，增大了线性范围。
静态特性是微传感器与测量系统的重要特性指标。在微传感器的研制中，静态特性是首先需要确定的指标。
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1. 灵敏度
灵敏度是指传感器在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比。即

对线性传感器系统来说，灵敏度为常数。
（a）线性系统灵敏度示意图　（b）非线性系统灵敏度示意图
　　　　　　　　灵敏度示意图
2、量程
.
例如:变极距型电容传感器
图中极板1固定不动，极板2为可动电极(动片)，当动片随被测量变化而移动时，使两极板间距变化，从而使电容量产生变化，其电容变化量ΔC为
δ
2
变极距型电容传感器
1
C
C0
C- 特性曲线
C0—极距为时的初始电容量。
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　非线性通常也称为线性度。线性度就是反映测量系统实际输出、输入关系曲线与据此拟合的理想直线　　　　　　的偏离程度。通常用最大非线性引用误差来表示。即
式中 ——线性度；
　　　——校准曲线与拟合直线之间的最大偏差；
　　——以拟合直线方程计算得到的满量程输出值。