靈敏度

靈敏度簡介

　　靈敏度（Sensitivity）是指某方法對單位濃度或單位量待測物質變化所致的響應量變化程度，它可以用儀器的響應量或其他指示量與對應的待測物質的濃度或量之比來描述。靈敏度指示器的相對于被測量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個標志，特別是電學儀器注重儀器靈敏度的提高。通過靈敏度的研究可加深對儀表的構造和原理的理解。

靈敏度百科

　　靈敏度（Sensitivity）是指某方法對單位濃度或單位量待測物質變化所致的響應量變化程度，它可以用儀器的響應量或其他指示量與對應的待測物質的濃度或量之比來描述。靈敏度指示器的相對于被測量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個標志，特別是電學儀器注重儀器靈敏度的提高。通過靈敏度的研究可加深對儀表的構造和原理的理解。

　　應用

　　天平在天平的指針上，有個很不顯眼的小滑塊感量砣，用來調節天平的靈敏度。感量砣向上移動，天平的靈敏度提高；測試靈敏度實驗感量砣向下移動，天平的靈敏度降低。原來天平的橫梁連同指針就是一個有固定轉軸的物體，轉動軸就是中央刀口O。當天平兩盤中的質量不等時，橫梁將傾斜一定角度θ，設兩盤中質量分別為m1、m2（m1》m2），橫梁的質量為M，其重心O在指針上距O為h的地方，天平臂長為L。根據力矩平衡條件∑M=0m2gLcosθ+Mghsinθ=m1gLcosθ上式表明：在兩盤質量差（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，天平的L/M值是不能調節的，兩橫梁的重心高度h則可以通過感量砣的位置來改變：當感量砣向上移動時，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，由于重心升高，則天平的穩定性就變差，這時重力的回復力矩Mghsinθ越小，穩定性變得極差。所以設計天平時應同時兼顧靈敏度與穩定性。

　　電表實驗室常用的電表是磁電式的，它的構造是一個可轉動的線圈裝在永久磁鐵的磁場中，當電流通過游絲流經線圈時，因電流和磁場的相互作用，線圈克服游絲的反抗力矩偏轉一個角度，在磁感強度，線圈面積、線圈匝數和游絲強度一定時，電流的大小與線圈偏轉的角度成正比，我們以指針滿偏時電流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。如要測量微弱電流（10-6～10-10安）或微小電壓（10-3～10-6伏）就應提高電表的靈敏度，采用一種高靈敏度的儀表即靈敏電流計。靈敏電流計的結構包括三個主要部分，從中看出提高靈敏度的原理。磁場部分：由永久磁鐵產生的輻向磁場。偏轉部分：線圈可以在磁場內轉動，它的上下端用金屬絲（張絲）繃緊，張絲同時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軸和軸承，避免了機械摩擦，電流計的靈敏度得以提高很多。讀數部分：小鏡M固定在線圈上，它把光源射來的光反射到標尺上，并形成一個光標，當電流通過線圈時，小鏡M隨線圈轉過θ角，反射光線轉過2θ角。光標在標尺上移動的距離d=2θL，l為小鏡M至標尺的距離。由于線圈的偏轉角θ正比于電流Ig，所以光標移動的距離d可以測出電流Ig的大小。采用光標作“指針”代替普通電表的金屬指針，相當于加長了指針的長度，進一步提高了電流計的靈敏度。

　　多用電表教科書上多用表表頭的左下角標有“5000Ω/V”，它表示電表的靈敏度?！逫g×Rv=U，∴Rv/U=1/Ig，因此根據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明書上稱這個值為靈敏度。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

　　示波器將方波信號發生器輸出的頻率是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。否則應尋找原因，更換失效的元器件。

　　放大器對放大器來說，靈敏度一般指達到額定輸出功率或電壓時輸入端所加信號的電壓大小，因此也稱為輸入靈敏度；對音箱來說，靈敏度是指給音箱施加1W的輸入功率，在喇叭正前方1米遠處能產生多少分貝的聲壓值。

　　電視機電視機的靈敏度是指機器的熒光屏顯示出良好圖像時，從其天線端需要輸入的最小信號電壓值，即表示電視機接收微弱電磁波信號的能力。靈敏度的高低通常用“微伏”或“毫伏”來表示，這個數值越小，說明它接收微弱信號的能力越強，即電視機的接收靈敏度越高。高靈敏度的電視機，遠距離的收看效果好。電視機的靈敏度主要取決于電視機圖像通道部分（高頻頭和中頻放大器部分）的電路的性能設計。若通道部分的增益高、噪聲小，則電視機的靈敏度就高。國產晶體管黑白電視機一般在100μV左右，集成電路黑白電視機的靈敏度約為150μV左右，晶體彩色電視機的靈敏度約為200μV左右。要判斷電視機的靈敏度高低，最簡單的辦法是用對比的方法，即在同一地點用幾臺同型號規格的電視機接受同一電視臺信號或測試信號，然后縮短天線長度（注意不要改變天線的方向）或去掉天線，將對比度、亮度旋鈕置于適中位置，色飽和度鈕置最小位置，通過觀察熒光屏無信號時的噪聲點來判斷其靈敏度。一般用跳躍的黑白噪聲點多而濃，表示靈敏度就高；噪聲點稀而小、，靈敏度就低。噪聲點多的電視機，如果一旦有電視信號到來時，這種噪聲點就立即消失，而呈現清晰的圖像。如果有信號后圖像背景仍有噪聲點，則表明該機信噪比差，相對靈敏度不佳，也不是理想的情況。

　　耳機靈敏度通俗的講，耳機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。對于隨身聽等便攜設備來說，靈敏度是一個很值得重視的指標。一般來說，隨身聽耳機靈敏度比監聽級耳機高，在110db左右，因此對隨身聽來說這個值自然是越大越好。

　　話筒靈敏度是話筒在單位聲壓激勵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負載帶來的1mW 功率輸出定義為0dB；0dBV=1V/μbar，把在1μbar 輸入聲壓下產生的1V 電壓輸出定義為0dB?，F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—電壓轉換后的電平度量，統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，我們都可將它轉換為dBμ，前提是行輸入統一到Pa 這個單位。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價射線照相質量的最重要的指標，它標志著射線探傷中發現缺陷的能力。靈敏度分為絕對靈敏度和相對靈敏度兩種。絕對靈敏度是指在射線底片上所能發現的沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸。相對靈敏度則用所能發現的最小缺陷尺寸在透照焊件厚度上所占的百分比來表示。由于預先無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”——象質計來度量。

　　粘性土粘性土在未擾動狀態下的無側限抗壓強度與其重塑后立即進行試驗的無側限抗壓強度之比值。它表示粘土對擾動重塑作用敏感的一種特征量度。

　　相機芯片靈敏度是芯片的重要參數之一，它具有兩種物理意義。一種指光器件的光電轉換能力，與響應率的意義相同。即芯片的靈敏度指在一定光譜范圍內，單位曝光量的輸出信號電壓（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、準確度的區分儀器的靈敏度：靈敏度是指儀器測量最小被測量的能力。所測的最小量越小，該儀器的靈敏度就越高。如天平的靈敏度，每個毫克數就越小，即使天平指針從平衡位置偏轉到刻度盤一分度所需的最大質量就越小。又如多用電表表盤上標的數字“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，使指針滿偏所要求電表的總內阻Rv（表頭內阻與附加電壓之和）為20kΩ。這個數字越大，靈敏度越高。這是因為U=IgRv，即Rv/U=1/Ig，顯然當Rv/U越大，說明滿偏電流Ig越小，即該電表所能測量的最小電流越小，靈敏度便越高［1］ 。儀器的靈敏度也不是越高越好，因為靈敏度過高，測量時的穩定性就越差，甚至不易測量，即準確度就差。故在保證測量準確性的前提下，靈敏度也不易要求過高。靈敏度一般是對天平和電氣儀表等而言，對直尺、卡尺、螺旋測微器則無所謂［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℃的溫度計就比最小分度為0.2℃的溫度計靈敏度和精密度都高［1］ 。在正常使用情況下，儀器的精度高，準確度也就高，這表明儀器的精度是一定準確度的前提，有什么樣的準確度，也就要求有什么樣的精度相適應。這正是人們常用精度來描述一起準確度的原因［1］ 。但是，儀器的精度并不能完全反映出其準確度。例如一臺一定規格的電壓表，其內部的附加電壓變質，使其實際準確度下降了，但精度卻不變?？梢娋扰c準確度是有區別的。一般儀器都存在精度問題［1］ 。儀器的準確度：儀器的準確度一般是指在規定條件下測量它指針滿偏時出現的最大相對誤差的百分數值。某電表的準確度是2.5級，其意義是指相對誤差不超過滿偏度的2.5%，即以其絕對誤差=量程×準確度。如量程為0.6A的直流電流表，其最大絕對誤差=0.6A×2.5%=0.015A［1］ 。顯然用同一電表的不同量程測量同一被測量時，其最大絕對誤差使不同的。因此是用電表時，就存在一個選擇適當量程擋的問題。準確度一般是對電氣儀器而說的，對其他儀器無所謂準確度［1］ 。