怎樣選擇傳感器
發布時間:2012-01-17
中心議題:
現代傳感器在原理與結構上千差萬別,如何根據具體的測量目的、測ce量liang對dui象xiang以yi及ji測ce量liang環huan境jing合he理li地di選xuan用yong傳chuan感gan器qi,是shi在zai進jin行xing某mou個ge量liang的de測ce量liang時shi首shou先xian要yao解jie決jue的de問wen題ti。當dang傳chuan感gan器qi確que定ding之zhi後hou,與yu之zhi相xiang配pei套tao的de測ce量liang方fang法fa和he測ce量liang設she備bei也ye就jiu可ke以yi確que定ding了le。測ce量liang結jie果guo的de成cheng敗bai,在zai很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu傳chuan感gan器qi的de選xuan用yong是shi否fou合he理li。
1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類
要進行—個ge具ju體ti的de測ce量liang工gong作zuo,首shou先xian要yao考kao慮lv采cai用yong何he種zhong原yuan理li的de傳chuan感gan器qi,這zhe需xu要yao分fen析xi多duo方fang麵mian的de因yin素su之zhi後hou才cai能neng確que定ding。因yin為wei,即ji使shi是shi測ce量liang同tong一yi物wu理li量liang,也ye有you多duo種zhong原yuan理li的de傳chuan感gan器qi可ke供gong選xuan用yong,哪na一yi種zhong原yuan理li的de傳chuan感gan器qi更geng為wei合he適shi,則ze需xu要yao根gen據ju被bei測ce量liang的de特te點dian和he傳chuan感gan器qi的de使shi用yong條tiao件jian考kao慮lv以yi下xia一yi些xie具ju體ti問wen題ti:量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法,有線或是非接觸測量;傳感器的來源,國產還是進口,價格能否承受,還是自行研製。
在考慮上述問題之後就能確定選用何種類型的傳感器,然後再考慮傳感器的具體性能指標。
2、靈敏度的選擇
通tong常chang,在zai傳chuan感gan器qi的de線xian性xing範fan圍wei內nei,希xi望wang傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du越yue高gao越yue好hao。因yin為wei隻zhi有you靈ling敏min度du高gao時shi,與yu被bei測ce量liang變bian化hua對dui應ying的de輸shu出chu信xin號hao的de值zhi才cai比bi較jiao大da,有you利li於yu信xin號hao處chu理li。但dan要yao注zhu意yi的de是shi,傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du高gao,與yu被bei測ce量liang無wu關guan的de外wai界jie噪zao聲sheng也ye容rong易yi混hun入ru,也ye會hui被bei放fang大da係xi統tong放fang大da,影ying響xiang測ce量liang精jing度du。因yin此ci,要yao求qiu傳chuan感gan器qi本ben身shen應ying具ju有you較jiao高gao的de信xin噪zao比bi,盡jin員yuan減jian少shao從cong外wai界jie引yin入ru的de廠chang擾rao信xin號hao。
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、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範圍,必須在允許頻率範圍內保持不失真的測量條件,實際上傳感器的響應總有—定延遲,希望延遲時間越短越好。
傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)高(gao),可(ke)測(ce)的(de)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)就(jiu)寬(kuan),而(er)由(you)於(yu)受(shou)到(dao)結(jie)構(gou)特(te)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang),機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)的(de)慣(guan)性(xing)較(jiao)大(da),因(yin)有(you)頻(pin)率(lv)低(di)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)測(ce)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)。
在動態測量中,應根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應特性,以免產生過火的誤差。
4、線性範圍
傳chuan感gan器qi的de線xian形xing範fan圍wei是shi指zhi輸shu出chu與yu輸shu入ru成cheng正zheng比bi的de範fan圍wei。以yi理li論lun上shang講jiang,在zai此ci範fan圍wei內nei,靈ling敏min度du保bao持chi定ding值zhi。傳chuan感gan器qi的de線xian性xing範fan圍wei越yue寬kuan,則ze其qi量liang程cheng越yue大da,並bing且qie能neng保bao證zheng一yi定ding的de測ce量liang精jing度du。在zai選xuan擇ze傳chuan感gan器qi時shi,當dang傳chuan感gan器qi的de種zhong類lei確que定ding以yi後hou首shou先xian要yao看kan其qi量liang程cheng是shi否fou滿man足zu要yao求qiu。
但dan實shi際ji上shang,任ren何he傳chuan感gan器qi都dou不bu能neng保bao證zheng絕jue對dui的de線xian性xing,其qi線xian性xing度du也ye是shi相xiang對dui的de。當dang所suo要yao求qiu測ce量liang精jing度du比bi較jiao低di時shi,在zai一yi定ding的de範fan圍wei內nei,可ke將jiang非fei線xian性xing誤wu差cha較jiao小xiao的de傳chuan感gan器qi近jin似si看kan作zuo線xian性xing的de,這zhe會hui給gei測ce量liang帶dai來lai極ji大da的de方fang便bian。
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5、穩定性
chuanganqishiyongyiduanshijianhou,qixingnengbaochibubianhuadenenglichengweiwendingxing。yingxiangchuanganqichangqiwendingxingdeyinsuchuchuanganqibenshenjiegouwai,zhuyaoshichuanganqideshiyonghuanjing。yinci,yaoshichuanganqijuyoulianghaodewendingxing,chuanganqibixuyaoyoujiaoqiangdehuanjingshiyingnengli。
在選擇傳感器之前,應對其使用環境進行調查,並根據具體的使用環境選擇合適的傳感器,或采取適當的措施,減小環境的影響。
傳感器的穩定性有定量指標,在超過使用期後,在使用前應重新進行標定,以確定傳感器的性能是否發生變化。
在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的傳感器穩定性要求更嚴格,要能夠經受住長時間的考驗。
6、精度
精jing度du是shi傳chuan感gan器qi的de一yi個ge重zhong要yao的de性xing能neng指zhi標biao,它ta是shi關guan係xi到dao整zheng個ge測ce量liang係xi統tong測ce量liang精jing度du的de一yi個ge重zhong要yao環huan節jie。傳chuan感gan器qi的de精jing度du越yue高gao,其qi價jia格ge越yue昂ang貴gui,因yin此ci,傳chuan感gan器qi的de精jing度du隻zhi要yao滿man足zu整zheng個ge測ce量liang係xi統tong的de精jing度du要yao求qiu就jiu可ke以yi,不bu必bi選xuan得de過guo高gao。這zhe樣yang就jiu可ke以yi在zai滿man足zu同tong一yi測ce量liang目mu的de的de諸zhu多duo傳chuan感gan器qi中zhong選xuan擇ze比bi較jiao便bian宜yi和he簡jian單dan的de傳chuan感gan器qi。
如果測量目的是定性分析的,選用重複精度高的傳感器即可,不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。
對某些特殊使用場合,無法選到合適的傳感器,則需自行設計製造傳感器。自製傳感器的性能應滿足使用要求。
- 探討傳感器的選擇方法
- 根據測量對象與測量環境確定傳感器的類
- 靈敏度的選擇和頻率響應特性
- 線性範圍、穩定性和精度
現代傳感器在原理與結構上千差萬別,如何根據具體的測量目的、測ce量liang對dui象xiang以yi及ji測ce量liang環huan境jing合he理li地di選xuan用yong傳chuan感gan器qi,是shi在zai進jin行xing某mou個ge量liang的de測ce量liang時shi首shou先xian要yao解jie決jue的de問wen題ti。當dang傳chuan感gan器qi確que定ding之zhi後hou,與yu之zhi相xiang配pei套tao的de測ce量liang方fang法fa和he測ce量liang設she備bei也ye就jiu可ke以yi確que定ding了le。測ce量liang結jie果guo的de成cheng敗bai,在zai很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu傳chuan感gan器qi的de選xuan用yong是shi否fou合he理li。
1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類
要進行—個ge具ju體ti的de測ce量liang工gong作zuo,首shou先xian要yao考kao慮lv采cai用yong何he種zhong原yuan理li的de傳chuan感gan器qi,這zhe需xu要yao分fen析xi多duo方fang麵mian的de因yin素su之zhi後hou才cai能neng確que定ding。因yin為wei,即ji使shi是shi測ce量liang同tong一yi物wu理li量liang,也ye有you多duo種zhong原yuan理li的de傳chuan感gan器qi可ke供gong選xuan用yong,哪na一yi種zhong原yuan理li的de傳chuan感gan器qi更geng為wei合he適shi,則ze需xu要yao根gen據ju被bei測ce量liang的de特te點dian和he傳chuan感gan器qi的de使shi用yong條tiao件jian考kao慮lv以yi下xia一yi些xie具ju體ti問wen題ti:量程的大小;被測位置對傳感器體積的要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法,有線或是非接觸測量;傳感器的來源,國產還是進口,價格能否承受,還是自行研製。
在考慮上述問題之後就能確定選用何種類型的傳感器,然後再考慮傳感器的具體性能指標。
2、靈敏度的選擇
通tong常chang,在zai傳chuan感gan器qi的de線xian性xing範fan圍wei內nei,希xi望wang傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du越yue高gao越yue好hao。因yin為wei隻zhi有you靈ling敏min度du高gao時shi,與yu被bei測ce量liang變bian化hua對dui應ying的de輸shu出chu信xin號hao的de值zhi才cai比bi較jiao大da,有you利li於yu信xin號hao處chu理li。但dan要yao注zhu意yi的de是shi,傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du高gao,與yu被bei測ce量liang無wu關guan的de外wai界jie噪zao聲sheng也ye容rong易yi混hun入ru,也ye會hui被bei放fang大da係xi統tong放fang大da,影ying響xiang測ce量liang精jing度du。因yin此ci,要yao求qiu傳chuan感gan器qi本ben身shen應ying具ju有you較jiao高gao的de信xin噪zao比bi,盡jin員yuan減jian少shao從cong外wai界jie引yin入ru的de廠chang擾rao信xin號hao。
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、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範圍,必須在允許頻率範圍內保持不失真的測量條件,實際上傳感器的響應總有—定延遲,希望延遲時間越短越好。
傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)高(gao),可(ke)測(ce)的(de)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)就(jiu)寬(kuan),而(er)由(you)於(yu)受(shou)到(dao)結(jie)構(gou)特(te)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang),機(ji)械(xie)係(xi)統(tong)的(de)慣(guan)性(xing)較(jiao)大(da),因(yin)有(you)頻(pin)率(lv)低(di)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)測(ce)信(xin)號(hao)的(de)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)。
在動態測量中,應根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應特性,以免產生過火的誤差。
4、線性範圍
傳chuan感gan器qi的de線xian形xing範fan圍wei是shi指zhi輸shu出chu與yu輸shu入ru成cheng正zheng比bi的de範fan圍wei。以yi理li論lun上shang講jiang,在zai此ci範fan圍wei內nei,靈ling敏min度du保bao持chi定ding值zhi。傳chuan感gan器qi的de線xian性xing範fan圍wei越yue寬kuan,則ze其qi量liang程cheng越yue大da,並bing且qie能neng保bao證zheng一yi定ding的de測ce量liang精jing度du。在zai選xuan擇ze傳chuan感gan器qi時shi,當dang傳chuan感gan器qi的de種zhong類lei確que定ding以yi後hou首shou先xian要yao看kan其qi量liang程cheng是shi否fou滿man足zu要yao求qiu。
但dan實shi際ji上shang,任ren何he傳chuan感gan器qi都dou不bu能neng保bao證zheng絕jue對dui的de線xian性xing,其qi線xian性xing度du也ye是shi相xiang對dui的de。當dang所suo要yao求qiu測ce量liang精jing度du比bi較jiao低di時shi,在zai一yi定ding的de範fan圍wei內nei,可ke將jiang非fei線xian性xing誤wu差cha較jiao小xiao的de傳chuan感gan器qi近jin似si看kan作zuo線xian性xing的de,這zhe會hui給gei測ce量liang帶dai來lai極ji大da的de方fang便bian。
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5、穩定性
chuanganqishiyongyiduanshijianhou,qixingnengbaochibubianhuadenenglichengweiwendingxing。yingxiangchuanganqichangqiwendingxingdeyinsuchuchuanganqibenshenjiegouwai,zhuyaoshichuanganqideshiyonghuanjing。yinci,yaoshichuanganqijuyoulianghaodewendingxing,chuanganqibixuyaoyoujiaoqiangdehuanjingshiyingnengli。
在選擇傳感器之前,應對其使用環境進行調查,並根據具體的使用環境選擇合適的傳感器,或采取適當的措施,減小環境的影響。
傳感器的穩定性有定量指標,在超過使用期後,在使用前應重新進行標定,以確定傳感器的性能是否發生變化。
在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合,所選用的傳感器穩定性要求更嚴格,要能夠經受住長時間的考驗。
6、精度
精jing度du是shi傳chuan感gan器qi的de一yi個ge重zhong要yao的de性xing能neng指zhi標biao,它ta是shi關guan係xi到dao整zheng個ge測ce量liang係xi統tong測ce量liang精jing度du的de一yi個ge重zhong要yao環huan節jie。傳chuan感gan器qi的de精jing度du越yue高gao,其qi價jia格ge越yue昂ang貴gui,因yin此ci,傳chuan感gan器qi的de精jing度du隻zhi要yao滿man足zu整zheng個ge測ce量liang係xi統tong的de精jing度du要yao求qiu就jiu可ke以yi,不bu必bi選xuan得de過guo高gao。這zhe樣yang就jiu可ke以yi在zai滿man足zu同tong一yi測ce量liang目mu的de的de諸zhu多duo傳chuan感gan器qi中zhong選xuan擇ze比bi較jiao便bian宜yi和he簡jian單dan的de傳chuan感gan器qi。
如果測量目的是定性分析的,選用重複精度高的傳感器即可,不宜選用絕對量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測量值,就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。
對某些特殊使用場合,無法選到合適的傳感器,則需自行設計製造傳感器。自製傳感器的性能應滿足使用要求。
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