如何选择合适的传感器？

一、传感器的性能指标

传感器的好坏一般通过若干个主要性能指标来表示，见表3-3。

表3-3　传感器的主要性能指标

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表3-3列出了在选用传感器时，应考虑的一些性能指标。对于不同的传感器，应根据实际需要，确定其主要性能参数指标。一个高性能的传感器应具备以下特点：

（1）高精度、低成本。应根据实际要求合理确定精度与成本的关系，尽量提高精度，降低成本。

（2）高灵敏度，高信噪比，响应快。

（3）安全可靠，使用寿命长。

（4）稳定性好，抗干扰能力强。

（5）结构简单，体积小，维护方便，通用性强，功耗低。

二、选用传感器的准则

无论何种传感器，作为测量与控制系统的首要环节，通常都必须具有快速、准确、可靠且又经济的实现信息转换的基本要求。因此，选择传感器应从以下几个方面考虑：

（1）检测要求和条件。检测要求和条件包括测量目的、被测物理量选择、测量范围、输入信号最大值和频带宽度、测量精度要求、测量所需时间要求等。

（2）传感器特性。传感器特性包括精度、稳定性、响应速度、输出量性质、对被测物体产生的负载效应、校正周期、输入端保护等。

（3）使用条件。使用条件包括安装条件、工作场地的环境条件（温度、湿度、振动等）、测量时间、所需功率容量、与其他设备的连接、备件与维修服务等。

以上是选择传感器的主要出发点。总之，为了提高测量精度，应从传感器的使用目的、使用环境、被测对象状况、精度要求和信号处理等方面综合考虑，注意传感器的工作范围要足够大；与测量或控制系统相匹配性好，转换灵敏度高和线性程度好；响应快，工作可靠性好；精度适当，且稳定性好；适用性和适应性强，即动作能量小，对被测量状态的影响小；内部噪声小而又不易受外界干扰的影响，使用安全；使用经济，即成本低、寿命长，且易于使用、维修和校准。

三、选用传感器的步骤

选用传感器主要有以下三个步骤：

（1）考虑采用何种类型的传感器。

基于不同原理的多种传感器都可以对统一对象进行测量，而至于采用基于何种原理的传感器才能达到要求，则需要综合考虑。一般情况下，根据被测对象的特点及传感器的使用条件，需优先考虑以下几个方面：量程的大小；被测位置对传感器的要求；测量方式（接触式或非接触式）；信号的输出方式；传感器的价格。

（2）考虑传感器的具体性能指标。

确定使用何种类型的传感器之后，再考虑传感器的具体性能指标。

（3）若无法选到合适的传感器，则可以考虑自制。(www.xing528.com)

对于一些特殊的使用场合，若无法选到合适的传感器，则可考虑自制传感器，但要确保自制传感器达到应用的要求。

四、选用传感器的工程经验

在机电一体化系统中，传感器是非常重要的一个环节。如果没有传感器对所测对象的精确测量，就无法得到所需的信息，精确控制就不可能实现，自动控制也就无从谈起。在工程设计中，需特别注意以下几个方面。

（1）重视对传感器的选型。各式各样的传感器为工程技术人员提供了选择的多样性，传感器的选型对整个系统的性能优劣影响非常大，是一个不可忽视的环节。

（2）所选用传感器的精度要高于机电一体化系统的总体精度。

（3）不选用达不到静态特性与动态特性的传感器。

传感器的静态特性和动态特性，对于保证系统无失真地将检测信号转换成电信号起着决定性作用。在选用时应注意考虑以下几个方面：

（1）灵敏度与信噪比。传感器的灵敏度越高，与被测量无关的外界噪声越容易被系统放大，从而影响测量精度。因此，灵敏度最高的传感器并不一定是最适合系统的。在选用传感器的同时，还要考虑信号和噪声的关系，即信噪比（S／N）。信噪比是传感器输出信号中的信号分量与噪声分量平方的平均值之比。若S／N太小，则信号和噪声难以区分；当S／N＝1时，信号和噪声完全不能被辨认；S／N＜10的传感器不宜选用。

（2）线性度。由补偿电路、放大器和运算电路等引起的非线性因素需综合加以考虑。

（3）迟滞。应尽量选用迟滞较小的传感器。

（4）环境特性。能影响传感器的环境因素非常多，如温度、气压、湿度、振动、电压等。大多数传感器都是采用半导体材料制造的，而半导体材料对温度最为敏感。因此，温度因素对传感器影响最大，在实际应用中要特别注意。

（5）稳定性。在连续工作时，即使输入量恒定，传感器的输出量也会朝着一个方向偏移，即出现温漂现象。在选用传感器时，除了要考虑传感器自身所产生的温漂外，还要考虑电子电路的温漂。

（6）不选用过时、已淘汰的传感器。

任务实施

步骤一　参观实训场地设备

现场参观传感器实训室，了解和认识什么是传感器。

步骤二　查阅相关资料

以小组（5～8人为宜）为单位，查阅相关资料或网络资源，学习、了解传感器的应用和性能指标。

步骤三　解决问题

小组间进行交流与学习，梳理知识内容，分析、总结传感器的选用原则。

任务评价

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