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選用傳感器的六要素 [2017/3/23]

現代液位計液位變送器電容式液位計電容式液位變送器物位開關料位開關的傳感器在原理與結構上千差萬别,如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環境合理地選用傳感器,是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。 當傳感器确定之後,與之相配套的測量方法和測量設備也就可以确定了。
 
現代傳感器在原理與結構上千差萬别,如何根據具體的測量目的、測量對象以及測量環境合理地選用傳感器,是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。
當傳感器确定之後,與之相配套的測量方法和測量設備也就可以确定了。測量結果的成敗,在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
1.根據測量對象與測量環境确定傳感器的類型
要進行—個具體的測量工作,首先要考慮應采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之後才能确定。
因為,即使是測量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合适,則需要根據被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題:
①量程的大小;
②被測位置對傳感器體積的要求;
③測量方式為接觸式還是非接觸式;
④信号的引出方法,有線或是非接觸測量;
⑤傳感器的來源,國産還是進口,價格能否承受,還或者是自行研制。在考慮上述問題之後就能确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标。

2.靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性範圍内,希望傳感器的靈敏度越高越好。因為隻有靈敏度高時,與被測量變化對應的輸出信号的值才比較大,有利于信号處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關的外界噪聲也容易混入,也會被放大系統放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的幹擾信号。
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内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。
傳感器的頻率響應高,可測的信号頻率範圍就寬,而由于受到結構特性的影響,機械系統的慣性較大,因此頻率低的傳感器可測信号的頻率較低。
在動态測量中,應根據信号的特點(穩态、瞬态、随機等)響應特性,以免産生過大的誤差。

4.線性範圍
傳感器的線性範圍是指輸出與輸入成正比的範圍。從理論上講,在此範圍内,靈敏度保持定值。傳感器的線性範圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時,當傳感器的種類确定以後首先要看其量程是否滿足要求。
但實際上,任何傳感器都不能保證絕對的線性,其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時,在一定的範圍内,可将非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會給測量帶來極大的方便。
5.穩定性
傳感器使用一段時間後,其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響傳感器長期穩定性的因素除傳感器本身結構外,主要是傳感器的使用環境。因此,要使傳感器具有良好的穩定性,傳感器必須要有較強的環境适應能力。
在選擇傳感器之前,應對其使用環境進行調查,并根據具體的使用環境選擇合适的傳感器,或采取适當的措施,減小環境的影響。
傳感器的穩定性有定量指标,在超過使用期後,在使用前應重新進行标定,以确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标定的場合,對所選用的傳感器的穩定性要求更嚴格,要能夠經受住長時間的考驗。

6.精度
精度是傳感器的一個重要的性能指标,它是關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。傳感器的精度越高,其價格越昂貴,因此,傳感器的精度隻要滿足整個測量系統的精度要求就可以,不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。
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,必須獲得精确的測量值,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,無法選到合适的傳感器,則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。