传感器的选择及注意的问题

设计一个测试系统，首先考虑的是传感器的选择，其选择正确与否，直接关系到测试系统的成败。

选择合适的传感器是一个较复杂的问题，现就其一般性讨论如下。

①首先要仔细研究测试信号还是速度、加速度、力的测量，确定测试方式和初步确定传感器类型，例如，是位移测量，再确定传感器类型。

②要分析测试环境和干扰因素，测试环境是否有磁场、电场、温度的于扰，测试现场是否潮湿等。

③根据测试范围确定某种传感器，例如位移测量，要分析是小位移，还是大位移。若是小位移测量，有电感传感器、电容传感器、霍耳传感器等供选择;若是大位移测量，有感应同步器、光栅传感器等供选择。

④确定测量方式。在测试工程中，是接触测量，还是非接触测量。例如，对机床主轴的回转误差测量，就必须采用非接触测量。

⑤考虑传感器的体积，被测位置是否能放下，传感器的来源、价格等因素。

当考虑完上述问题后，就能确定选用什么类型的传感器，然后再考虑以下问题。

①灵敏度。传感器的灵敏度越高，可以感知越小的变化量，即被测量稍有微小变化时，传感器即有较大的输出。但灵敏度越高，与测量信号无关的外界噪声也容易混入，并且噪声也会被放大。因此，要求传感器有较大的信噪比。

传感器的量程是和灵敏度紧密相关的一个参数。当输入量增大时，除非有专门的非线性校正措施，传感器不应在非线性区域工作，更不能在饱和区域工作。有些需在较强的噪声干扰下进行的测试工作，被测信号登加干扰信号后，也不应进入非线性区。因此，过高的灵敏度会影响其使用的测量范围。

若被测量是一维向量时。则传感器在被测量方向的灵敏度愈高愈好，而横向灵敏度越小越好;若被测量是二维或三维向量，则对传感器还应要求交又灵敏度越小越好。

②响应特性。传感器的响应特性必须在所测频率范围内尽量保持不失真。但实际传感器的响应总有一些延迟，但延迟时间越短越好。

一般光电效应、压电效应等物性型传感器响应时间短，工作频率范围宽。而结构型，如电感、电容、磁电式传感器等，由于受到结构特性的影响和机械系统惯性的限制，其固有频率较低。

在动态测量中，传感器的响应特性对测试结果有直接影响，在选用时，应充分考虑到被测物理量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。

③稳定性。传感器的稳定性是经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。传感器的稳定性有定量指标，超过使用期，应及时进行标定。影响传感器稳定性的因素主要是环境与时间。

在工业自动化系统或自动检测系统中，传感器往往是在比较恶劣的环境下工作，灰尘、油污、温度、振动等干扰是很严重的，这时传感器的选用，必须优先考虑稳定性因素。

④精度。传感器的精度表示传感器的输出与被测量的对应程度。因为传感器处于测试系统的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接影响。然而，传感器的精确度并非越高越好，还要考虑到经济性。传感器精度越高，价格越昂贵，因此，应该从实际出发来选择。首先应了解测试目的，是定性分析，还是定量分析。如果属于相对比较性的试验研究，只需获得相对比较值即可，那么对传感器的精确度要求可低些。然而，对于定量分析，因为必须获得精确量值，所以要求传感器应有足够高的精确度。

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