传感器的选用原则.ppt

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1、1第三章常用传感器与敏感元件如何根据测试目的和实际条件，正确合理地选用传感器，需要认真考虑以下六个问题：①灵敏度；②响应特性；③线性范围；④稳定性；⑤精确度；⑥测量方式。3.12传感器的选用原则2第三章常用传感器与敏感元件3.12.1灵敏度一般说来，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度时，要考虑以下问题。①当传感器的线性工作范围一定时，传感器的灵敏度越高，干扰噪声越大，难以保证传感器的输入在线性区域内工作。过高的灵敏度，影响其适用的测量范围

2、，应要求传感器的信噪比愈大愈好。②当被测量是一个向量时，并且是一个单向量时，就要求传感器单向灵敏度愈高愈好，而横向灵敏度愈小愈好；如果被测量是二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵敏度愈小愈好。3.12传感器的选用原则3第三章常用传感器与敏感元件3.12.2响应特性传感器的响应特性是指，在所测频率范围内，保持不失真的测量条件。但实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但总希望延迟的时间越短越好。一般物性型传感器(如利用光电效应、压电效应等传感器)响应时间短，工作频率宽；而结构型传感器，如电感、电容、磁电等传感器，由于受到结构特性的影

3、响、机械系统惯性质量的限制，其固有频率低，工作频率范围窄。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)。3.12传感器的选用原则4第三章常用传感器与敏感元件3.12.3线性范围在线性范围内，传感器的输出与输入成比例关系，线性范围愈宽，则表明传感器的工作量程愈大。为了保证测量的精确度，传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。例如，机械式传感器中的测力弹性元件，其材料的弹性极限是决定测力量程的基本因素，当超出测力元件允许的弹性范围时，将产生非线性误差。　　然

4、而，在某些情况下，保证传感器绝对工作在线性区域内也是不容易的。在许可限度内，也可以取其近似线性区域。例如，变间隙型的电容、电感式传感器，其工作区均选在初始间隙附近。而且必须考虑被测量变化范围，令其非线性误差在允许限度以内。3.12传感器的选用原则5第三章常用传感器与敏感元件3.12.4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。为了保证传感器长期稳定地工作，而不需经常地更换或校准，在选择和使用传感器时应注意以下两个问题。①根据环境条件选择传感器。例如，选择电阻应变式传感器时，应考虑湿度的影响；又如，对变极距型电容式传

5、感器和光电传感器，环境灰尘油剂浸人间隙时，会改变电容器的介质和感光性质。对于磁电式传感器或霍尔效应元件等，应考虑周围电磁场带来测量误差。滑线电阻式传感器表面有灰尘时，将会引入噪声。②要创造或保持良好的使用环境。3.12传感器的选用原则6第三章常用传感器与敏感元件3.12.5精确度传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。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的影响。在某些情况下，要求传感器的精确度愈高愈好。例如，对现代超精密切削机床，测量其运动部件的定位精度，主轴的回转运动误差、振动及

6、热形变等时，往往要求它们的测量精确度在0.1—0.001mm范围内。在实际中，需要同时兼顾测量目的和经济性。对于定性分析的试验研究，应要求传感器的重复精度高，而不要求测试的绝对量值准确；对于定量分析，那么必须获得精确量值。3.12传感器的选用原则7第三章常用传感器与敏感元件3.12.6测量方式传感器在实际条件下的工作方式，也是选择传感器时应考虑的重要因素。例如，接触与非接触测量、破坏与非破坏性测量、在线与非在线测量等。例如，在机械系统中，对运动部件的被测参数，往往采用非接触测量方式。例如回转轴的误差、振动、扭矩等情况，采用电容式、涡流式、光

7、电式等非接触式传感器很方便，若选用电阻应变片，则需配以遥测应变仪。例如，生产过程监测或产品质量在线检测等，宜采用涡流探伤、超声波探伤、核辐射探伤以及声发射检测等。尽可能选用非破坏性检验，以直接获得经济效益。3.12传感器的选用原则8第三章常用传感器与敏感元件在线测试是与实际情况保持一致的测试方法。对于自动化过程检测与控制系统，往往要求在线检测。实现在线检测是比较困难的，对传感器与测试系统都有一定的特殊要求。例如，在加工过程中，实现表面粗糙度的检测，以往的光切法、千涉法、触针法等都无法运用，取而代之的是激光、光纤或图像检测法。研制在线检测的新

8、型传感器，也是当前测试技术发展的一个方面。　　除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维修、易于更换等条件。3.12传