傳感器的定義:
通常把被測物理量或化學(xué)量轉變成為電量的器件或元件叫傳感器又稱(chēng)變換器。其中平時(shí)接觸較多物理量就有溫度、濕度、質(zhì)量、重量、李、壓強、速度、加速度、長(cháng)度、角度、液位、流量、密度等與此相以對應,生產(chǎn)和生活中就需要溫度傳感器、濕度傳感器、測重測力傳感器、壓強傳感器等等。
傳感器的選用:
傳感器在原理與結構上有很大的差別,如何根據具體的吃完了目的、測量對象以及測量環(huán)境合理的選用傳感器呢?是在進(jìn)行某個(gè)量測量時(shí)首先要考慮的問(wèn)題。
當傳感器確定之后,與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結果的成敗,在很大程度上取決與傳感器的選用是否合理。
1.根據測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型
要進(jìn)行測量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素才能確定。因為,即使是測量同意物理量,也有很多中原理的傳感器可以選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則根據被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題:
a、量程的大??;
b、被測位置對傳感器體積的要求;
c、測量方式為接觸式還是非接觸式;
d、信號的引用方法,有線(xiàn)或是非接觸測量;
e、傳感器的來(lái)源,國產(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制。
在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標。
2、傳感器靈敏度的選擇:
通常在傳感器的線(xiàn)性范圍內,希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時(shí),與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大,有利于信號處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度,與被測量無(wú)關(guān)的外界噪音也容易混入,也會(huì )被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應具有較高的信噪比,盡而減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3、傳感器頻率響應特性:
傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內保持不是真的測量條件,實(shí)際上傳感器的響應總有一定延遲,當然延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應高,可測的信號頻率范圍就寬,而由于受到結構特性的影響,機械系統的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。在動(dòng)態(tài)測量中,應根據信號的特點(diǎn)(穩態(tài)、瞬時(shí)、隨機等)響應特性,以免產(chǎn)生過(guò)大的誤差。
4、傳感器線(xiàn)性范圍:
傳感器的線(xiàn)性范圍是值輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講,在此范圍內,靈敏度保持定值。傳感器的線(xiàn)性范圍越寬,則其量程越大,而且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時(shí),當傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否能滿(mǎn)足要求。
但實(shí)際上,任何傳感器都不能保證的線(xiàn)性,其線(xiàn)性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時(shí),在一定的范圍內,可將非線(xiàn)性誤差較小的傳感器近似看作線(xiàn)性的,這會(huì )給測量帶來(lái)極大的方便。
5、傳感器穩定性:
傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩定性。影響傳感器長(cháng)期穩定性的因素除傳感器本身結構外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使用傳感器具有良好的穩定性,傳感器必須有較強的環(huán)境適應能力。因此,在選擇傳感器之前,應對其使用環(huán)境進(jìn)行調查,并根據具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當的措施,減小環(huán)境的影響,傳感器的穩定性有定量指標,在超過(guò)使用期后,在使用前應重新進(jìn)行標定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長(cháng)期使用而又不能輕易更換或標定的場(chǎng)合,所選用的傳感器穩定性要求更嚴格,要能夠經(jīng)受住長(cháng)時(shí)間的考驗。
6、傳感器精度:
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標,它是關(guān)系到整個(gè)測量系統測量精度的一個(gè)重要環(huán)節。傳感器的精度越高,其價(jià)格月昂貴,因此,傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測量系統的精度要求就可以,不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿(mǎn)足同意測量目的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測量目的是定性分析的,選用重復精度高的傳感器即可,不宜選用量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精度的測量值,就需選用精度等級能滿(mǎn)足要求的傳感器。對某些特殊使用場(chǎng)合,無(wú)法選到合適的傳感器,則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿(mǎn)足使用要求。