位移传感器与位置传感器.doc

位移传感器和位置传感器的选用 PAGE13 / NUMPAGES13 位移传感器和位置传感器的选择 传感器选择的原则 随着近代科学技术（特别是信息科学、材料科学、微电子技术和计算机技术）的迅速发展，传感器技术所涵盖的内容更加深刻、更加广泛。现代人类的社会生产、生活、经济交往和科学研究都与传感器技术息息相关。传感器技术已经成为人类社会进步的重要基础技术。要充分发挥传感器在科研、工程领域中的作用，就需要正确选用传感器。因此传感器的正确选用也成为传感器技术的重要内容。由于各种传感器的原理、结构、使用环境、条件、目的的不同，其技术指标也不可能完全相同，但是有些基本要求却是共同的，如可靠性、精度、抗干扰能力、通用性、低成本、低能耗等。因此，传感器的选用就应该从上述要求结合其具体的使用情况考虑。 1、根据传感器的特性选择 传感器的特性:传感器的特性是指输入与输出之间的关系，分为静态特性和动态特性。 静态特性是指当输入量是常量(稳定状态的信号或变化及其缓慢的信号)时，输入与输出间的关系。传感器的静态特性指标主要有：线性度、灵敏度、重复度、迟滞、分辨率、漂移、稳定性等。如线性度：传感器的静特性曲线可实际测试获得，用下列多项式程表示为： 式中y为输出量、x为输入量、 为零点输出、 为理论灵敏度、 为非线性项系数。在获得特性趋向之后，可以说问题已经得到解决。但是为了标定和数据处理的方便，希望得到线性关系。这时可采用各种方法，其中也包括硬件或软件补偿，进行显性化处理。一般来说，这些办法都比较复杂。所以在非线性误差不太大的情况下，总是采用直线拟合的方法来线性化。 动态特性是指当输入量随时间变化时，输入与输出间的关系(动态量指周期信号、瞬变信号或随机信号)。很多传感器要在动态条件下检测，被测量可能以各种形式随时间变化。只要输入量是时间的函数，则其输出量也将是时间的函数，其间关系就要用动特性来说明。选择传感器时要根据其动态性能要求与使用条件选择合理的方案和确定合适的参数；使用传感器时要根据其动态特性与使用条件确定合适的使用方法，同时对给定条件下的传感器动态误差做出估记。 总之，动特性是传感器性能的一个重要方面，对其进行研究与分析十分必要。 2、根据传感器的用途选择 2.1 根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行一项具体的测量工作，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，价格能否承受等等。 2.2 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干扰也容易混入，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，尽量减少从外界引入的干扰信号。 2.3 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一定延迟，希望延迟时间越短越好。 2.4 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。 2.5 稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变的能力称为稳定性。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。 2.6 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。 位移传感器 测量位移的方法很多，因而形成多种位移传感器，并且不断向小型化、数字化和智能化方向发展。 按所测位移量大小来分，一般分为