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传感器的特性和选用

时间:2018-05-30
 
      传感器  的特性
      1、静态特性
      对传感器静态特性的基本要求是:输入为0时,输出也应为0;输出相对于输入应保持一定的对应关系。例如,如下图所示,若传感器的输入量为X,输出量为y,则y=f(x),最好x/y为恒定的比例关系。



      1)灵敏度与信噪比(S/N)
      选用传感器首要考虑的是灵敏度。如果达不到测量时所必需的灵敏度,这种传感器不能采用。但灵敏度高的传感器不—定是最好的传感器,这是因为它易受噪声的影响。除环境噪声外,还有来自传感器本身输出的噪声。必须用信号与噪声的相互关系全而来衡量传感器。传感器输出信号中的信号分量与噪声分量的平方平均值之比称为信噪比S/N。S/N小,信号与噪声就难以分淸,若S/N=1,就完全分辨不出信号与噪声。S/N至少要大于10。
      2)线性
      输入与输出量之间为直线比例关系,称为线性关系。然而,理想线性关系的传感器极少,实际上大都为非线性关系。采用电子电路也不能使其完全线性化。此外,还有补偿电路、放大器、运算电路等引起的非线性。
      3)时滞
      输入量增加到x1,如果输出量为y1,再继续增加输入量然后减少到x1,这时其输出量为y2。实际上输出量y1和y2不相等,有一定的差值,即为时滞(回差)。这样,输入与输出不是一一对应的关系,因此要尽量选用时滞小的传感器。
      4)环境特性
      周围环境对传感器影响最大的是温度。目前,很多传感器材料采用灵敏度高,而信号易处理的半导体。然而,半导体对温度最敏感,实际应用时要特別注意。
      除温度之外,还有气压、湿度、振动、电源电压及频率等都影响传感器的特性。
      5)稳定性
      理想特性的传感器是加相同大小输入量时,输出量总是大小相同。然而,实际上传感器特性随着时间而变化,因此,对于相同大小输入量,其输出虽是变化的。连续工作时,即使输入量恒定,传感器输出量也会朝着一个方向偏移,这种现象称为温漂。霈要注意的是,除传感器本身的温漂外,还有安装传感器元件的装罝的温漂,以及电子电路的温漂。
      6)精度
      精度就是评价系统的优良程度。精度分为准确度和精密度。所谓准确度就是测量值与真值的偏离程度。为修正这种偏差需要进行校正,完全校正是很麻烦的。因此,使用时尽可能地减小误差。
      所谓精密度就是即使测量相同对象,每次测量也会得到不冋测量值,即为离散偏差。精密度髙的传感器价格也卨,使用时注意不要弄坏。

      2、动态特性
      传感器检测的输入信号是随时间而变化的,传感器的特性应能跟踪输入信号的变化,这样可以获得准确的输出信号。如果变化太快,就可能跟踪不上。这就是响应特性,即为动态特性。动态特性是传感器的重要特性之一。传感器输入与响应的关系如图所示。

      传感器的选用
      传感器千差万别,即便对于相同种类的测定量也可采用不同工作原埋的传感器,因此,要根据需要选用最适宜的传感器。
      1、测量条件
      如果误选传感器,就会降低系统的可靠性。为此,要从系统总体考虑,明确使用的目的以及采用传感器的必要性,绝对不要采用不适宜的传感器与不必要的传感器。测量条件列举如下:测量目的,测量的量的选定,测量的范围,输入信号的带宽,要求的精度,测量所需要的时间,过输入发生的频繁程度等。
      2、传感器的性能
      选用传感器时,要考虑传感器的下述性能:精度,稳定性,响应速度,模拟信号或者数字信号,输出量及其电平,被测对象特性的影响,校准周期,过输入保护等。
      3、传感器的使用条件
      传感器的使用条件:设罝的场所,环境(温度、湿度、振动等),测量的时间,与显示器之间的信号传输距离,与外设的连接方式,供电电源容量等。

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