現代傳(chuan)感(gan)器在(zai)原理(li)與結(jie)構上千差萬別,如何根據具體的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)目的(de)(de)、測(ce)(ce)(ce)量(liang)對象以(yi)及測(ce)(ce)(ce)量(liang)環(huan)境(jing)合(he)理(li)地選(xuan)用傳(chuan)感(gan)器,是在(zai)進行某個量(liang)的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)時首(shou)先要(yao)解(jie)決的(de)(de)問題。當傳(chuan)感(gan)器確定之后(hou),與之相配套的(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)方法(fa)和測(ce)(ce)(ce)量(liang)設備也就可以(yi)確定了。測(ce)(ce)(ce)量(liang)結(jie)果的(de)(de)成敗,在(zai)很大程度上取決于傳(chuan)感(gan)器的(de)(de)選(xuan)用是否(fou)合(he)理(li)。
1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型
要(yao)(yao)(yao)進(jin)行—個具(ju)體(ti)的(de)(de)(de)測量(liang)(liang)工作,首先要(yao)(yao)(yao)考慮采用何(he)種原理(li)(li)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi),這需要(yao)(yao)(yao)分析(xi)多方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)因素之后(hou)才能(neng)確定。因為,即使(shi)是測量(liang)(liang)同一(yi)物理(li)(li)量(liang)(liang),也有多種原理(li)(li)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)可供選用,哪一(yi)種原理(li)(li)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)更為合適,則需要(yao)(yao)(yao)根據被(bei)測量(liang)(liang)的(de)(de)(de)特點(dian)和傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)使(shi)用條件考慮以下一(yi)些(xie)具(ju)體(ti)問題:量(liang)(liang)程的(de)(de)(de)大小(xiao);被(bei)測位置對傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)體(ti)積的(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求;測量(liang)(liang)方(fang)式(shi)為接觸式(shi)還(huan)是非接觸式(shi);信號的(de)(de)(de)引出方(fang)法,有線或是非接觸測量(liang)(liang);傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)來源,國產還(huan)是進(jin)口,價格(ge)能(neng)否(fou)承受(shou),還(huan)是自行研(yan)制。在考慮上述問題之后(hou)就能(neng)確定選用何(he)種類(lei)型的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi),然后(hou)再考慮傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)具(ju)體(ti)性(xing)能(neng)指(zhi)標。
2、靈敏度的選擇
通常,在傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)線性范圍內(nei),希望(wang)傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)靈敏(min)度(du)越高越好。因為只(zhi)有(you)靈敏(min)度(du)高時,與被(bei)測量變化對應的(de)(de)輸出信號的(de)(de)值才(cai)比較(jiao)大(da),有(you)利(li)于信號處理。但要注(zhu)意的(de)(de)是,傳(chuan)感器(qi)的(de)(de)靈敏(min)度(du)高,與被(bei)測量無關的(de)(de)外(wai)界噪(zao)聲也容易混入(ru),也會被(bei)放大(da)系(xi)統放大(da),影響測量精度(du)。因此,要求(qiu)傳(chuan)感器(qi)本身應具有(you)較(jiao)高的(de)(de)信噪(zao)比,盡量減(jian)少從(cong)外(wai)界引入(ru)的(de)(de)廠擾信號。
傳感器(qi)(qi)的(de)靈敏(min)度是(shi)(shi)有方向(xiang)性(xing)的(de)。當被(bei)測量是(shi)(shi)單向(xiang)量,而且對其(qi)(qi)方向(xiang)性(xing)要(yao)(yao)求較高,則應選擇其(qi)(qi)它(ta)方向(xiang)靈敏(min)度小(xiao)的(de)傳感器(qi)(qi);如果被(bei)測量是(shi)(shi)多維(wei)向(xiang)量,則要(yao)(yao)求傳感器(qi)(qi)的(de)交(jiao)叉靈敏(min)度越小(xiao)越好。
3、頻率響應特性
傳感(gan)器的頻(pin)率(lv)響應(ying)特性決(jue)定了被(bei)測量的頻(pin)率(lv)范圍(wei),必須在(zai)允許頻(pin)率(lv)范圍(wei)內保持不失真的測量條件,實際上傳感(gan)器的響應(ying)總有(you)—定延(yan)(yan)遲(chi),希望延(yan)(yan)遲(chi)時間越短(duan)越好。
傳(chuan)感器(qi)的頻率響應高,可(ke)測的信號頻率范(fan)圍(wei)就寬,而由于(yu)受到結構特性的影響,機械系統的慣性較大,因有頻率低(di)的傳(chuan)感器(qi)可(ke)測信號的頻率較低(di)。
在動態測量(liang)中,應根據信號的(de)特點(穩態、瞬態、隨機等(deng))響應特性,以(yi)免產(chan)生過火(huo)的(de)誤(wu)差。
4、線性范圍
傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的線形范(fan)圍(wei)是指輸出與輸入成正比的范(fan)圍(wei)。以(yi)理論(lun)上講,在此范(fan)圍(wei)內,靈(ling)敏度保持定(ding)值。傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的線性(xing)范(fan)圍(wei)越(yue)寬,則其(qi)量(liang)程越(yue)大,并且(qie)能保證一定(ding)的測(ce)量(liang)精(jing)度。在選擇傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)時(shi),當傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)的種類確定(ding)以(yi)后首先(xian)要(yao)(yao)看(kan)其(qi)量(liang)程是否滿(man)足要(yao)(yao)求(qiu)。
但實際上,任(ren)何傳感(gan)器都不能保證絕對(dui)的(de)線性(xing),其線性(xing)度也是(shi)相對(dui)的(de)。當所(suo)要求測量精度比較(jiao)低時,在一定(ding)的(de)范圍(wei)內(nei),可將非線性(xing)誤差較(jiao)小(xiao)的(de)傳感(gan)器近似看作線性(xing)的(de),這會給(gei)測量帶(dai)來極(ji)大的(de)方(fang)便。
5、穩定性
傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)使(shi)用(yong)一(yi)段時間后,其性能保持不變(bian)化的(de)(de)(de)能力(li)稱為穩(wen)定(ding)(ding)性。影響傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)長期穩(wen)定(ding)(ding)性的(de)(de)(de)因素除傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)本身結構外,主要(yao)是(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)環境(jing)。因此,要(yao)使(shi)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)具有(you)良好的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)性,傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)必須要(yao)有(you)較強(qiang)的(de)(de)(de)環境(jing)適(shi)應(ying)能力(li)。
在選擇(ze)傳感器之前(qian),應對其使(shi)用(yong)環境(jing)進行調查,并根據具體的使(shi)用(yong)環境(jing)選擇(ze)合適的傳感器,或采取適當的措(cuo)施,減小(xiao)環境(jing)的影響(xiang)。
傳感器的穩定性有定量(liang)指標,在超過(guo)使(shi)用期后(hou),在使(shi)用前應重新進行標定,以確定傳感器的性能是否發生(sheng)變化。
在某些(xie)要(yao)求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標(biao)定的(de)場合,所選(xuan)用的(de)傳感器穩定性要(yao)求更嚴格,要(yao)能夠經(jing)受住(zhu)長時間(jian)的(de)考(kao)驗(yan)。
6、精度
精(jing)度(du)是(shi)傳(chuan)感(gan)器的(de)一個(ge)(ge)重要的(de)性能指標,它是(shi)關系到(dao)整個(ge)(ge)測量(liang)系統(tong)測量(liang)精(jing)度(du)的(de)一個(ge)(ge)重要環節(jie)。傳(chuan)感(gan)器的(de)精(jing)度(du)越高,其價格越昂(ang)貴(gui),因此,傳(chuan)感(gan)器的(de)精(jing)度(du)只要滿足整個(ge)(ge)測量(liang)系統(tong)的(de)精(jing)度(du)要求就可以,不必選得(de)過高。這樣就可以在滿足同一測量(liang)目的(de)的(de)諸多傳(chuan)感(gan)器中選擇比較(jiao)便宜(yi)和(he)簡(jian)單的(de)傳(chuan)感(gan)器。
如果(guo)(guo)測(ce)量目的(de)是定(ding)性分析的(de),選(xuan)用重復精(jing)度(du)高的(de)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)即可,不宜選(xuan)用絕對量值精(jing)度(du)高的(de);如果(guo)(guo)是為了定(ding)量分析,必(bi)須獲(huo)得精(jing)確的(de)測(ce)量值,就需選(xuan)用精(jing)度(du)等級能滿足要求(qiu)的(de)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)。對某些特(te)殊使(shi)用場(chang)合,無法(fa)選(xuan)到(dao)合適(shi)的(de)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi),則需自行(xing)設計制造傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)。自制傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)性能應滿足使(shi)用要求(qiu)。
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