如何選擇合適的傳感器

傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。如何選擇一個適合自己需求的傳感器？

　1、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型

　　要進(jìn)行具體的測量，首先要考慮采用什么樣的傳感器原理，這可以在分析很多因素后確定。因為，即使是測量相同的物理量，也有多種原理的傳感器可供選擇。哪種原理傳感器更合適，需要根據(jù)被測物的特點和傳感器的使用條件考慮以下具體問題：量程的大小; 被測位置需要傳感器的體積;測量方式是接觸式還是非接觸式;信號提取方式，有線或非接觸式測量;傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價格實惠，還是自主研發(fā)。在考慮了以上問題之后，我們就可以確定選擇哪種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。

　　2、靈敏度的選擇

　　一般在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，所測變化對應(yīng)的輸出信號值才比較大，有利于信號處理。但需要注意的是，傳感器的靈敏度較高，與測量無關(guān)的外部噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身具有較高的信噪比，并盡量減少從外部引入的工廠干擾信號。傳感器的靈敏度是定向的。當(dāng)被測為單矢量，方向性要求較高時，應(yīng)選擇其他方向靈敏度較低的傳感器;如果測量的是多維向量，則傳感器的交叉靈敏度越小越好。

　　3、頻率響應(yīng)特性

　　傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了要測量的頻率范圍，測量條件必須保持在允許的頻率范圍內(nèi)不失真。事實上，傳感器的響應(yīng)總是有一個固定的延遲，希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測量的信號頻率范圍較寬，且受結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，可測量信號的頻率較低。在動態(tài)測量中，響應(yīng)特性應(yīng)根據(jù)信號的特性(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)，避免過火誤差。

　　4、線性范圍

　　傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。理論上，靈敏度在此范圍內(nèi)保持恒定。傳感器的線性范圍越寬，測量范圍越大，可以保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)確定傳感器的類型時，首先要看其量程是否符合要求。但實際上，沒有任何傳感器可以保證絕對的線性，它的線性也是相對的。當(dāng)要求的測量精度較低時，在一定范圍內(nèi)，非線性誤差較小的傳感器可以近似看成線性的，這會給測量帶來很大的方便。

　　5、穩(wěn)定性

　　傳感器在使用一段時間后保持其性能不變的能力稱為穩(wěn)定性。除了傳感器本身的結(jié)構(gòu)外，影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，為了使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。在選擇傳感器之前，調(diào)查其使用環(huán)境，根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或者采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣頊p少環(huán)境的影響。

　　傳感器的穩(wěn)定性有一個量化指標(biāo)。使用期限屆滿后，應(yīng)在使用前重新校準(zhǔn)，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在一些需要傳感器長期使用但又不容易更換或校準(zhǔn)的場合，選用的傳感器的穩(wěn)定性要求更為嚴(yán)格，必須能夠經(jīng)受長時間的考驗。

　　6、精度

　　精度是傳感器的重要性能指標(biāo)，是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，它就越貴。因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求即可，不必選擇太高。

　　如果測量目的是定性分析，請選擇具有高重復(fù)精度的傳感器。不建議使用絕對值精度高的傳感器;如果是定量分析，必須獲得準(zhǔn)確的測量值，則應(yīng)選擇精度等級能夠滿足要求的傳感器。對于某些特殊應(yīng)用，如果無法選擇合適的傳感器，則需要自行設(shè)計和制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。