傳感器有什么作用?選擇傳感器需要考慮什么因素?
傳感器可以對各類變量進(jìn)行測量,傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化等特點,它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。為增進(jìn)大家對傳感器的認(rèn)識,本文將對傳感器的作用以及選擇傳感器需要考慮的因素予以介紹。如果你對傳感器具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、傳感器作用
新技術(shù)革命的到來,世界開始進(jìn)入信息時代。在利用信息的過程中,首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù),使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。
在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位?,F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,進(jìn)入了許多新領(lǐng)域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到fm的粒子世界,縱向上要觀察長達(dá)數(shù)十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應(yīng)。此外,還出現(xiàn)了對深化物質(zhì)認(rèn)識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場、超弱磁場等等。顯然,要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙,首先就在于對象信息的獲取存在困難,而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn),往往會導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。
傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域。可以毫不夸張地說,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個現(xiàn)代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。
二、如何選擇傳感器
1、根據(jù)測量對象與輸出條件確定類型
要進(jìn)行某個具體的測量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為,用流量計舉例,有電磁流量計和渦街流量計還有超聲波流量計,我們需要針對具體目標(biāo)去選擇流量計,除此之外,還需要參考需要使用哪種輸出模式,比如說2線制還是四線制電流信號,0-20ma,4-20ma,0-10v電壓信號或者是某種協(xié)議的通訊。
2、依據(jù)靈敏度的選擇
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時,與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大,有利于信號處理。但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會被放大系統(tǒng)放大,影響測量精度。因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡量減少從外界引入的干擾信號。
傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測量是單向量,而且對其方向性要求較高,則應(yīng)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、判斷頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實際上傳感器的響應(yīng)總有-定延遲,希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)越高,可測的信號頻率范圍就越寬。在動態(tài)測量中,應(yīng)根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過大的誤差。
4、根據(jù)傳感器的穩(wěn)定性
傳感器使用一段時間后,其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境。因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前,應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?,減小環(huán)境的影響。
5、傳感器的量程和精度
精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo),它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。然而傳感器精度卻受量程的制約,一般量程越大,精度越低,但高精度的傳感器很有可能量程不夠,因此也就導(dǎo)致了高精度大量程的傳感器非常昂貴。所以選擇的時候需要適當(dāng)調(diào)節(jié)它們的關(guān)系。
各要點之間也并不是兼具的,如精度和量程之間是相互牽制的關(guān)系,都受到雙方的影響。在選擇傳感器時,我們很難找到一款面面俱到的傳感器,一是開發(fā)設(shè)計的成本大,二是資源的浪費,我們只需要找到滿足自己需求的傳感器就可以了。
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