传感器的作用是什么?如何选择传感器?

传感器的作用是什么?如何选择传感器?

传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾）,并将探知的信息传递给其他装置或器官. 传感器的作用：人们为了从外界获取信息,必须借助于感觉器官.而单靠人们自身的感觉器官,在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了.为适应这种情况,就需要传感器.因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官. 1 在信息利用过程中,传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段. 2 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量.因此可以说,没有众多的优良的传感器,现代化生产也就失去了基础. 3 在基础学科研究中,例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙,微观上要观察小到 cm的粒子世界,纵向上要观察长达数十万年的天体演化,短到 s的瞬间反应.此外,还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究,如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等.显然,要获取大量人类感官无法直接获取的信息,没有相适应的传感器是不可能的.许多基础科学研究的障碍,首先就在于对象信息的获取存在困难,而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现,往往会导致该领域内的突破.一些传感器的发展,往往是一些边缘学科开发的先驱.选择传感器：传感器在原理与结构上千差万别,如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器,是在进行某个量的测量时首先要解决的问题.当传感器确定之后,与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了.测量结果的成败,在很大程度上取决于传感器的选用是否合理. 1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行—个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定.因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法,有线或是非接触测量；传感器的来源,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制. 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标. 2、灵敏度的选择 通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的灵敏度越高越好.因为只有灵敏度高时,与被测量变化对应的输出信号的值才比较大,有利于信号处理.但要注意的是,传感器的灵敏度高,与被测量无关的外界噪声也容易混入,也会被放大系统放大,影响测量精度.因此,要求传感器本身应具有较高的信噪比,尽员减少从外界引入的厂扰信号. 传感器的灵敏度是有方向性的.当被测量是单向量,而且对其方向性要求较高,则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量,则要求传感器的交叉灵敏度越小越好. 3、频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好. 传感器的频率响应高,可测的信号频率范围就宽,而由于受到结构特性的影响,机械系统的惯性较大,因有频率低的传感器可测信号的频率较低. 在动态测量中,应根据信号的特点（稳态、瞬态、随机等）响应特性,以免产生过火的误差. 4、线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围.以理论上讲,在此范围内,灵敏度保持定值.传感器的线性范围越宽,则其量程越大,并且能保证一定的测量精度.在选择传感器时,当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求. 但实际上,任何传感器都不能保证绝对的线性,其线性度也是相对的.当所要求测量精度比较低时,在一定的范围内,可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的,这会给测量带来极大的方便. 5、稳定性 传感器使用一段时间后,其性能保持不变化的能力称为稳定性.影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外,主要是传感器的使用环境.因此,要使传感器具有良好的稳定性,传感器必须要有较强的环境适应能力. 在选择传感器之前,应对其使用环境进行调查,并根据具体的使用环境选择合适的传感器,或采取适当的措施,减小环境的影响. 传感器的稳定性有定量指标,在超过使用期后,在使用前应重新进行标定,以确定传感器的性能是否发生变化. 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合,所选用的传感器稳定性要求更严格,要能够经受住长时间的考验. 6、精度 精度是传感器的一个重要的性能指标,它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节.传感器的精度越高,其价格越昂贵,因此,传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以,不必选得过高.这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器. 如果测量目的是定性分析的,选用重复精度高的传感器即可,不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析,必须获得精确的测量值,就需选用精度等级能满足要求的传感器. 对某些特殊使用场合,无法选到合适的传感器,则需自行设计制造传感器.自制传感器的性能应满足使用要求.