传感器选用原则.doc

传感器选用原则现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量 环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1)根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非接触测量；传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。 在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。 2)灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽员减少从外界引入的厂扰信号。 传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。 3)频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械 系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。 在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差 4)线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。 5)稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。 在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。 传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。 在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。 6)精度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。 如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。 对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求2011Specifications：温度传感器NTC热敏电阻MF52AT温度范围：55315；10K，5%精度2两线式铂金属传感器PT100模拟量输出；正温度系数热敏电阻传感器，测量范围：-200+850；适用于狭小空间设备测温和控制。2数字温度传感器DS18B20数字量输出；温度测量范围：55125；温度分辨率可达0.0625；适合多点温度测量。2超声波传感器超声波探头(一发一收)TCT40-16T/R中心频率：40.01.0KHz；可用于距离、液位测量等场合。2超声波探头(自发自收)TCT40-16中心频率：40.01.0KHz；收发使用一颗探头，汽车倒车雷达使用较多。2测速传感器开关式霍尔传感器送磁钢A04E工作电压宽泛：4.5-28V；脉冲输出；适用于电机转速测量；每个霍尔配6支磁钢；2槽型光电开关送码盘WTK-10型传感器可与码盘匹配应于车速测量；开关量输出；5V工作电压；2高分辨度光电管送金属码盘YM102D信号输出：A、B两路，TTL电平；分辨精度：0.01mm测量频率：100KHz2避障传感器红外避障传感器E18-D80NK感应距离：3-80cm；NPN型常开输出；带调制、解调，不受可见光影响。2光电开关D03NKNPN常开型光电传感器，检测距离为0-3厘米。2寻迹传感器黑白线检测传感器TK-20感应距离：0-5cm；NPN型常开输出；带调制、解调，不受可见光影响。2色标检测传感器E18-F10NK感应距离：3-10cm；NPN型常开输出；带调制、解调，不受可见光影响。2光电传感器光敏电阻50K-100K；根据光线的强弱，阻值对应变化。2红外对管 IR204/PT202C直径：3mm，波长：940nm，工作电流：500W)位数字万用表二、主要元器件清单单片机最小系统板(仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A)A/D、D/A转换器运算放大器、电压比较器可编程逻辑器件及其下载板话筒、耳机显示器件小型电动机小型继电器康铜、锰铜电阻丝光电传感器隔离变压器(250W，220V/60V)DDS集成芯片2007年全国大学生电子设计竞赛1、基本仪器清单20MHz普通示波器(双通道，外触发输入，有X轴输入，可选带Z轴输入)60MHz双通道数字示波器低频信号发生器(1Hz1MHz)高频信号发生器(1MHz40MHz)函数发生器低频毫伏表高频毫伏表普通频率计失真度测试仪直流稳压电源秒表2米卷尺游标高度尺单片机开发系统及EDA开发系统单相自耦调压器(200W)五位半数字万用表(电压表)四位半数字万用表2、主要元器件清单单片机最小系统板(仅含单片机芯片、键盘与显示装置、存储器、A/D、D/A)A/D、D/A转换器1MHz采样频率的8位A/D转换器运算放大器、电压比较器可编程逻辑器件及其下载板显示器件小型电动车(最大尺寸300mm200mm，高度不限)小型继电器康铜、锰铜电阻丝漆包线(直径不大于1mm)光电传感器角度传感器隔离变压器(150W，220V/18V)DDS集成芯片