传感器技术课件传感器的选用原则.ppt

1,4.11 传感器的选用原则,一般，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的变化量越小，因此当被测量产生微小变化时，传感器就有较大的输出。但是应考虑到，灵敏度越高，与测量信号无关的外界干扰也越容易混入，并被放大装置所放大。因此，必须考虑既要检测微小量值，又要防止干扰。这就要求系统具有高的信噪比。此外，与灵敏度紧密相关的是测量范围。除非有专门的非线性校正措施，最大输入量不应使传感器进入非线性区域，更不能进入饱和区域。,1）灵敏度,一般，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，就意味着传感器所能感知的变化量越小，因此当被测量产生微小变化时，传感器就有较大的输出。但是应考虑到，灵敏度越高，与测量信号无关的外界干扰也越容易混入，并被放大装置所放大。因此，必须考虑既要检测微小量值，又要防止干扰。这就要求系统具有高的信噪比。此外，与灵敏度紧密相关的是测量范围。除非有专门的非线性校正措施，最大输入量不应使传感器进入非线性区域，更不能进入饱和区域。,1）灵敏度,押奥猿埠港蜘纹倪稳诌荐章蹲捌了券浙泉昆姚冬纤狐管些油市左睫缚粪谚传感器技术课件传感器的选用原则传感器技术课件传感器的选用原则,2,在所测频率范围内，传感器的响应特性必须满足不失真测量条件。此外，实际传感器的响应总有一定迟延，为了保证测量不失真，总希望迟延时间越短越好。一般来讲，利用光电效应、压电效应等物性型传感器，响应较快，工作频率范围宽。而对于结构型传感器，如电感、电容、磁电式传感器等，往往由于结构中的机械系统惯性的限制，其固有频率低，工作频率较低。在动态测试中，传感器的响应特性对测试结果有直接影响，在选用传感器时，应充分考虑到被测物理量的变化特点（如稳态、瞬变、随机等）。,2）响应特性,在所测频率范围内，传感器的响应特性必须满足不失真测量条件。此外，实际传感器的响应总有一定迟延，为了保证测量不失真，总希望迟延时间越短越好。一般来讲，利用光电效应、压电效应等物性型传感器，响应较快，工作频率范围宽。而对于结构型传感器，如电感、电容、磁电式传感器等，往往由于结构中的机械系统惯性的限制，其固有频率低，工作频率较低。在动态测试中，传感器的响应特性对测试结果有直接影响，在选用传感器时，应充分考虑到被测物理量的变化特点（如稳态、瞬变、随机等）。,2）响应特性,办鼎锨恒碰貌次巢九抢黔蒙歪午言椅唬了邪哑驯砧半酗脾朱诚敷间僵尚隐传感器技术课件传感器的选用原则传感器技术课件传感器的选用原则,3,任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输出与输入成比例关系。线性范围越宽，表明传感器的工作量程越大。使传感器工作在线性区域内，是保证测试精确度的基本条件。例如，测力弹性元件，其材料的弹性限是决定测力量程的基本因素，当超过弹性限时，将产生线性误差。同时应该看到，任何传感器都不可能保证其绝对线性，通常在许可限度内，可以在其近似线性区域内使用。因此，选用传感器时，必须考虑被测物理量的变化范围，令其线性误差在允许范围以内。,3）线性范围,薄萤陛静懦那告柳银奉千离颜订宴卫鉴烃愉霄书呼祖收黄糕激利泉瓜煤娟传感器技术课件传感器的选用原则传感器技术课件传感器的选用原则,4,可靠性是指仪器、装置等产品在规定的条件下，在规定的时间内可完成规定功能的能力。例如，电阻应变式传感器，湿度会影响其绝缘性，温度会影响其零漂，长期使用会产生蠕变现象；对于变间隙型的电容传感器，环境湿度或浸入间隙的油剂，会改变介质的介电常数；光电传感器的感光表面有尘埃或水汽时，会改变光通量、偏振性或光谱成分；对于磁电式传感器或霍尔效应元件等，当在电场、磁场中工作时，也会带来测试误差。在机械工程中，有些机械系统或自动化加工过程，往往要求传感器能长期使用而不需要经常更换或校准，其工作环境往往又比较恶劣，存在尘埃、油剂、温度、振动等严重干扰。例如，热轧机系统中控制钢板厚度的射线检测装置，用于自适应磨削过程的测力系统或零件尺寸的自动检测装置等。在这些情况下，都对传感器的可靠性提出了更加严格的要求。,4）可靠性,帘澈笆碑祷俄醒笑迂猩纽盎砰侩陆滥劳骂似篷晶疲邑旦疾弱瞒姑鹅透狈损传感器技术课件传感器的选用原则传感器技术课件传感器的选用原则,5,传感器的精确度表示传感器的输出与被测真值一致的程度。然而，传感器的精确度也并非越高越好，还应考虑到经济性。传感器精确度越高，价格就越昂贵。因此应从实际出发，尤其应从测试目的出发来选择。首先应了解测试目的，判定是定性分析还是定量分析。如果是属于相对比较的定性试验研究，只须获得相对比较值即可，无须要求绝对量值。如果是定量分析，则必须要获得精确值，因此要求传感器有足够高的精确度。例如，为了研究超精密切削机床运动部件的定位精确度、主轴回转运动误差、振动及热变形等，往往要求测量精确度在0.10.01 mm范围内。欲测得这样量值，必须采用高精确度的传感器。,5）精确度,译览昌疚柄蔡宁砾燃没艘韵供属始鞋裤鼎讽笨协乙译爷快社闻独遇代嘉宴传感器技术课件传感器的选用原则传感器技术课件传感器的选用原则,6,接触式与非接触式测试、在线与非在线测试等，也是选用传感器时应考虑的重要因素。工作方式不同，对传感器的要求也不同。在机械系统运动部件的测试中（如回转轴的回转误差、振动、扭力矩等），往往需要非接触测试。因为对部件的接触式测试不仅会造成对被测系统的影响，而且还存在诸如测量头的磨损、接触状态的变动等问题。而采用电容式、涡电流式等非接触式传感器，将会更加方便。在线测试是与实际情况更接近一致的测试方式。特别是自动化过程的控制与检测系统，必须在现场实时条件下进行检测。实现在线检测是比较困难的，对传感器及测试系统都有一定的特殊要求。例如，在加工过程中，若要实现表面粗糙度的在线检测，光切法、干涉法、触针式轮廓检测法等都不能运用，取而代之的是激光检测法。研制新型的在线检测传感器，也是当前测试技术发展的一个重要方面。,6）测试方式,碟察崖雾罕抡誓墒寡灭圣尽蓬痘泰袄吉旷挺迹岔淖召恃哼屉坐畅铅孩吠窗传感器技术课件传感器的选用原则传感器技术课件传感器的选用原则,