靈敏度簡(jiǎn)介

　　靈敏度（Sensitivity）是指某方法對(duì)單位濃度或單位量待測(cè)物質(zhì)變化所致的響應(yīng)量變化程度，它可以用儀器的響應(yīng)量或其他指示量與對(duì)應(yīng)的待測(cè)物質(zhì)的濃度或量之比來(lái)描述。靈敏度指示器的相對(duì)于被測(cè)量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個(gè)標(biāo)志，特別是電學(xué)儀器注重儀器靈敏度的提高。通過(guò)靈敏度的研究可加深對(duì)儀表的構(gòu)造和原理的理解。

靈敏度百科

　　靈敏度（Sensitivity）是指某方法對(duì)單位濃度或單位量待測(cè)物質(zhì)變化所致的響應(yīng)量變化程度，它可以用儀器的響應(yīng)量或其他指示量與對(duì)應(yīng)的待測(cè)物質(zhì)的濃度或量之比來(lái)描述。靈敏度指示器的相對(duì)于被測(cè)量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個(gè)標(biāo)志，特別是電學(xué)儀器注重儀器靈敏度的提高。通過(guò)靈敏度的研究可加深對(duì)儀表的構(gòu)造和原理的理解。

　　應(yīng)用

　　天平在天平的指針上，有個(gè)很不顯眼的小滑塊感量砣，用來(lái)調(diào)節(jié)天平的靈敏度。感量砣向上移動(dòng)，天平的靈敏度提高；測(cè)試靈敏度實(shí)驗(yàn)感量砣向下移動(dòng)，天平的靈敏度降低。原來(lái)天平的橫梁連同指針就是一個(gè)有固定轉(zhuǎn)軸的物體，轉(zhuǎn)動(dòng)軸就是中央刀口O。當(dāng)天平兩盤(pán)中的質(zhì)量不等時(shí)，橫梁將傾斜一定角度θ，設(shè)兩盤(pán)中質(zhì)量分別為m1、m2（m1》m2），橫梁的質(zhì)量為M，其重心O在指針上距O為h的地方，天平臂長(zhǎng)為L(zhǎng)。根據(jù)力矩平衡條件∑M=0m2gLcosθ+Mghsinθ=m1gLcosθ上式表明：在兩盤(pán)質(zhì)量差（m1-m2）一定的條件下，比值L/M越大，h越小，則θ越大。即天平的靈敏度越高。一般地說(shuō)，天平的L/M值是不能調(diào)節(jié)的，兩橫梁的重心高度h則可以通過(guò)感量砣的位置來(lái)改變：當(dāng)感量砣向上移動(dòng)時(shí)，重心升高，h減小，天平的靈敏度提高；反之則靈敏度降低。天平的靈敏度并不要愈高愈好，因h減小同時(shí)，由于重心升高，則天平的穩(wěn)定性就變差，這時(shí)重力的回復(fù)力矩Mghsinθ越小，穩(wěn)定性變得極差。所以設(shè)計(jì)天平時(shí)應(yīng)同時(shí)兼顧靈敏度與穩(wěn)定性。

　　電表實(shí)驗(yàn)室常用的電表是磁電式的，它的構(gòu)造是一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈裝在永久磁鐵的磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)游絲流經(jīng)線圈時(shí)，因電流和磁場(chǎng)的相互作用，線圈克服游絲的反抗力矩偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，在磁感強(qiáng)度，線圈面積、線圈匝數(shù)和游絲強(qiáng)度一定時(shí)，電流的大小與線圈偏轉(zhuǎn)的角度成正比，我們以指針滿偏時(shí)電流Ig的大小看作電表的靈敏度，滿偏電流愈小靈敏度愈高，表頭滿偏電流一般為10微安到幾百毫安。如要測(cè)量微弱電流（10-6～10-10安）或微小電壓（10-3～10-6伏）就應(yīng)提高電表的靈敏度，采用一種高靈敏度的儀表即靈敏電流計(jì)。靈敏電流計(jì)的結(jié)構(gòu)包括三個(gè)主要部分，從中看出提高靈敏度的原理。磁場(chǎng)部分：由永久磁鐵產(chǎn)生的輻向磁場(chǎng)。偏轉(zhuǎn)部分：線圈可以在磁場(chǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，它的上下端用金屬絲（張絲）繃緊，張絲同時(shí)作為線圈兩端的電流引線。由于用張絲代替了普通電表的轉(zhuǎn)軸和軸承，避免了機(jī)械摩擦，電流計(jì)的靈敏度得以提高很多。讀數(shù)部分：小鏡M固定在線圈上，它把光源射來(lái)的光反射到標(biāo)尺上，并形成一個(gè)光標(biāo)，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，小鏡M隨線圈轉(zhuǎn)過(guò)θ角，反射光線轉(zhuǎn)過(guò)2θ角。光標(biāo)在標(biāo)尺上移動(dòng)的距離d=2θL，l為小鏡M至標(biāo)尺的距離。由于線圈的偏轉(zhuǎn)角θ正比于電流Ig，所以光標(biāo)移動(dòng)的距離d可以測(cè)出電流Ig的大小。采用光標(biāo)作“指針”代替普通電表的金屬指針，相當(dāng)于加長(zhǎng)了指針的長(zhǎng)度，進(jìn)一步提高了電流計(jì)的靈敏度。

　　多用電表教科書(shū)上多用表表頭的左下角標(biāo)有“5000Ω/V”，它表示電表的靈敏度。∵Ig×Rv=U，∴Rv/U=1/Ig，因此根據(jù)5000Ω/V可以知道表頭的滿偏電流Ig=U/Rv=1/5000=200（μA），Rv/U值越大，表頭的滿偏電流越小，電表越靈敏。所以一般多用電表的說(shuō)明書(shū)上稱這個(gè)值為靈敏度。用Ig=1000微安，Rg=1000歐的電流表改裝成的電壓表的靈敏度是多少呢？是1/Ig=1000Ω/V

　　示波器將方波信號(hào)發(fā)生器輸出的頻率是1KHz幅度為0.5V的方波，送入示波器的“X輸入”，如屏上顯出水平方向的跡線長(zhǎng)度，在J2458型示波器中不小于7.8格，在325-2型示波器中不小于6.3格，在J2459型示波器不小于5格，則示波器的X軸靈敏度即為合格。否則應(yīng)尋找原因，更換失效的元器件。

　　放大器對(duì)放大器來(lái)說(shuō)，靈敏度一般指達(dá)到額定輸出功率或電壓時(shí)輸入端所加信號(hào)的電壓大小，因此也稱為輸入靈敏度；對(duì)音箱來(lái)說(shuō)，靈敏度是指給音箱施加1W的輸入功率，在喇叭正前方1米遠(yuǎn)處能產(chǎn)生多少分貝的聲壓值。

　　電視機(jī)電視機(jī)的靈敏度是指機(jī)器的熒光屏顯示出良好圖像時(shí)，從其天線端需要輸入的最小信號(hào)電壓值，即表示電視機(jī)接收微弱電磁波信號(hào)的能力。靈敏度的高低通常用“微伏”或“毫伏”來(lái)表示，這個(gè)數(shù)值越小，說(shuō)明它接收微弱信號(hào)的能力越強(qiáng)，即電視機(jī)的接收靈敏度越高。高靈敏度的電視機(jī)，遠(yuǎn)距離的收看效果好。電視機(jī)的靈敏度主要取決于電視機(jī)圖像通道部分（高頻頭和中頻放大器部分）的電路的性能設(shè)計(jì)。若通道部分的增益高、噪聲小，則電視機(jī)的靈敏度就高。國(guó)產(chǎn)晶體管黑白電視機(jī)一般在100μV左右，集成電路黑白電視機(jī)的靈敏度約為150μV左右，晶體彩色電視機(jī)的靈敏度約為200μV左右。要判斷電視機(jī)的靈敏度高低，最簡(jiǎn)單的辦法是用對(duì)比的方法，即在同一地點(diǎn)用幾臺(tái)同型號(hào)規(guī)格的電視機(jī)接受同一電視臺(tái)信號(hào)或測(cè)試信號(hào)，然后縮短天線長(zhǎng)度（注意不要改變天線的方向）或去掉天線，將對(duì)比度、亮度旋鈕置于適中位置，色飽和度鈕置最小位置，通過(guò)觀察熒光屏無(wú)信號(hào)時(shí)的噪聲點(diǎn)來(lái)判斷其靈敏度。一般用跳躍的黑白噪聲點(diǎn)多而濃，表示靈敏度就高；噪聲點(diǎn)稀而小、，靈敏度就低。噪聲點(diǎn)多的電視機(jī)，如果一旦有電視信號(hào)到來(lái)時(shí)，這種噪聲點(diǎn)就立即消失，而呈現(xiàn)清晰的圖像。如果有信號(hào)后圖像背景仍有噪聲點(diǎn)，則表明該機(jī)信噪比差，相對(duì)靈敏度不佳，也不是理想的情況。

　　耳機(jī)靈敏度通俗的講，耳機(jī)的靈敏度反映的是在同樣的響度的情況下，需要輸入的功率的大小。耳機(jī)靈敏度越高所需要的輸入功率越小，在同樣功率的音源下輸出的聲音越大。對(duì)于隨身聽(tīng)等便攜設(shè)備來(lái)說(shuō)，靈敏度是一個(gè)很值得重視的指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，隨身聽(tīng)耳機(jī)靈敏度比監(jiān)聽(tīng)級(jí)耳機(jī)高，在110db左右，因此對(duì)隨身聽(tīng)來(lái)說(shuō)這個(gè)值自然是越大越好。

　　話筒靈敏度是話筒在單位聲壓激勵(lì)下輸出電壓與輸入聲壓的比值，其單位是mV/Pa。為與電路中電平的度量一致，靈敏度也可以分貝值表示。早期分貝多以單位dBm 和dBV 表示：0dBm=1mW/Pa，即把1Pa 輸入聲壓下給600Ω負(fù)載帶來(lái)的1mW 功率輸出定義為0dB；0dBV=1V/μbar，把在1μbar 輸入聲壓下產(chǎn)生的1V 電壓輸出定義為0dB。現(xiàn)在的分貝則以單位dBμ表示：0dBμ=0.775V/Pa，即將1Pa 輸入聲壓下話筒0.775V 電壓輸出定義為0dB（這樣就把話筒聲壓—電壓轉(zhuǎn)換后的電平度量，統(tǒng)一到電路中普遍采用的0dBμ= 0.775V 這一參考單位）。顯然，不論靈敏度如何表示，我們都可將它轉(zhuǎn)換為dBμ，前提是行輸入統(tǒng)一到Pa 這個(gè)單位。例如：NEUMANN U89 話筒的靈敏度是8mV/Pa，可直接由20lg［（0.008V/Pa）÷（0.775V/Pa）］得出其靈敏度約為-40dBμ。再如：AKG C414 話筒的靈敏度為-60dBV，由 0dBV=1V/μbar=10V/Pa 先求出1Pa 聲壓下-60dBV 的輸出電壓X： 20lg［（X V/Pa）÷（10V/Pa）］=-60 得出X=0.01（V），即它的靈敏度為10mV/Pa。再由式20lg［（0.01V/Pa）÷（0.775V/Pa）］ 可得其靈敏度約為-37dBμ。

　　射線探傷靈敏度是評(píng)價(jià)射線照相質(zhì)量的最重要的指標(biāo)，它標(biāo)志著射線探傷中發(fā)現(xiàn)缺陷的能力。靈敏度分為絕對(duì)靈敏度和相對(duì)靈敏度兩種。絕對(duì)靈敏度是指在射線底片上所能發(fā)現(xiàn)的沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸。相對(duì)靈敏度則用所能發(fā)現(xiàn)的最小缺陷尺寸在透照焊件厚度上所占的百分比來(lái)表示。由于預(yù)先無(wú)法了解沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸，為此必須采用已知尺寸的人工“缺陷”——象質(zhì)計(jì)來(lái)度量。

　　粘性土粘性土在未擾動(dòng)狀態(tài)下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與其重塑后立即進(jìn)行試驗(yàn)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比值。它表示粘土對(duì)擾動(dòng)重塑作用敏感的一種特征量度。

　　相機(jī)芯片靈敏度是芯片的重要參數(shù)之一，它具有兩種物理意義。一種指光器件的光電轉(zhuǎn)換能力，與響應(yīng)率的意義相同。即芯片的靈敏度指在一定光譜范圍內(nèi)，單位曝光量的輸出信號(hào)電壓（電流），單位可以為納安/勒克斯（nA/LUX）、伏/瓦（V/W）、伏/勒克斯（V/LUX）、伏/流明（V/lm）。另一種是指器件所能傳感的最低輻射功率（或照度），與探測(cè)率的意義相同。單位可用瓦（W）或勒克斯（Lux）表示。

　　靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度的區(qū)分儀器的靈敏度：靈敏度是指儀器測(cè)量最小被測(cè)量的能力。所測(cè)的最小量越小，該儀器的靈敏度就越高。如天平的靈敏度，每個(gè)毫克數(shù)就越小，即使天平指針從平衡位置偏轉(zhuǎn)到刻度盤(pán)一分度所需的最大質(zhì)量就越小。又如多用電表表盤(pán)上標(biāo)的數(shù)字“20kΩ/V”就是表示靈敏度的。它的物理意義是，在電表兩端加1V電壓時(shí)，使指針滿偏所要求電表的總內(nèi)阻Rv（表頭內(nèi)阻與附加電壓之和）為20kΩ。這個(gè)數(shù)字越大，靈敏度越高。這是因?yàn)閁=IgRv，即Rv/U=1/Ig，顯然當(dāng)Rv/U越大，說(shuō)明滿偏電流Ig越小，即該電表所能測(cè)量的最小電流越小，靈敏度便越高［1］ 。儀器的靈敏度也不是越高越好，因?yàn)殪`敏度過(guò)高，測(cè)量時(shí)的穩(wěn)定性就越差，甚至不易測(cè)量，即準(zhǔn)確度就差。故在保證測(cè)量準(zhǔn)確性的前提下，靈敏度也不易要求過(guò)高。靈敏度一般是對(duì)天平和電氣儀表等而言，對(duì)直尺、卡尺、螺旋測(cè)微器則無(wú)所謂［1］ 。儀器的精密度：儀器的精密度，又稱精度，一般是指儀器的最小分度值。如米尺的最小分度為1mm，其精密度就是1mm，水銀溫度計(jì)的最小分度為0.2℃，其精度就是0.2℃。儀器的最小分度值越小，其精度就越高，靈敏度也就越高。比如最小分度為0.1℃的溫度計(jì)就比最小分度為0.2℃的溫度計(jì)靈敏度和精密度都高［1］ 。在正常使用情況下，儀器的精度高，準(zhǔn)確度也就高，這表明儀器的精度是一定準(zhǔn)確度的前提，有什么樣的準(zhǔn)確度，也就要求有什么樣的精度相適應(yīng)。這正是人們常用精度來(lái)描述一起準(zhǔn)確度的原因［1］ 。但是，儀器的精度并不能完全反映出其準(zhǔn)確度。例如一臺(tái)一定規(guī)格的電壓表，其內(nèi)部的附加電壓變質(zhì)，使其實(shí)際準(zhǔn)確度下降了，但精度卻不變。可見(jiàn)精度與準(zhǔn)確度是有區(qū)別的。一般儀器都存在精度問(wèn)題［1］ 。儀器的準(zhǔn)確度：儀器的準(zhǔn)確度一般是指在規(guī)定條件下測(cè)量它指針滿偏時(shí)出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差的百分?jǐn)?shù)值。某電表的準(zhǔn)確度是2.5級(jí)，其意義是指相對(duì)誤差不超過(guò)滿偏度的2.5%，即以其絕對(duì)誤差=量程×準(zhǔn)確度。如量程為0.6A的直流電流表，其最大絕對(duì)誤差=0.6A×2.5%=0.015A［1］ 。顯然用同一電表的不同量程測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，其最大絕對(duì)誤差使不同的。因此是用電表時(shí)，就存在一個(gè)選擇適當(dāng)量程擋的問(wèn)題。準(zhǔn)確度一般是對(duì)電氣儀器而說(shuō)的，對(duì)其他儀器無(wú)所謂準(zhǔn)確度［1］ 。