面对现代传感器繁杂多样的原理构造,如何依据实际的测量需求、测量对象及测量环境,科学且适宜地挑选合适的传感器,是执行某一量测任务时首要面临的重要问题所在。一旦选定了所需的传感器,与其相匹配的测量策略和仪器便能够相应确立。量测数据的成功与否,往往在极大的程度上依赖于传感器的挑选是否得当。
1、按需择优,选取合适的传感器类型
在展开具体的量测工作之前,我们首先需要深入思考并明确使用何种原理的传感器,这种决策过程往往需要综合考虑诸多因素后才能加以确认。确实,即便旨在测量相同的物理量,也存在着许多基于不同原理的传感器可供挑选,究竟哪种原理更适合,我们需依据被测量的特性以及传感器的使用环境来考虑以下疑问:所选传感器的量程范围;待测部位对于传感器尺寸的需求;是采用接触式还是非接触式的测量方式;信号的传输渠道,良心传感抑或非接触式测量;传感器的源产地,国产抑或进口,以及能否接受其定价,抑或自行研发制造。在针对以上所有这些问题进行充分的评估后,我们便能确定应选用何类传感器,进而再深入探讨传感器的具体性能参数。
2、巧妙运用,把握关键的灵敏度选择
通常情况下,我们都希望在传感器的线性范围内,尽可能提升传感器的灵敏度。因为,唯有敏感度较高时,与被测量变化相对应的输出信号数值方得以增大,这有利于后期信号处理工作的顺利开展。然而,我们同时也要清楚认识到,传感器过高的灵敏度可能使无关的外部噪声亦易混入,甚至还会被放大系统放大,从而影响到测量精度。为此,我们应当努力让传感器本身具备较高的信噪比,力求最大限度地降低从外部引入的干扰信号。
值得关注的是,传感器的灵敏度具有选择性。假设被测量是简单的矢量,而对于其方向性又有较高的要求,那么我们应尽量选择其他方向灵敏度较小的传感器;反之,若被测量是复杂的多维度矢量,我们则应尽可能追求传感器交叉灵敏度的最小化。
3、注重细节,关注频率响应特性
传感器的频率响应特性直接决定了被测量信号的频率范围,在实际应用中我们必须在允许的频率区间内确保测量条件的精确无误,事实上,任何传感器都会存在响应时间延迟的现象,我们希望这个延迟时间尽量缩短至最短。
当传感器的频率响应能力更高,就意味着它能捕捉更大范围的信号频率,然而,背负结构特性的限制以及机械系统的惯性较大,因此一般情况下,低频率的传感器能检测到的信号频率会相对较低。在动态测量的过程中,我们需结合信号特征及其响应特性,以避免产生过度的误差。
4、线性范围
所谓传感器之线性范围,是指当其输入增至此范围上限时,其输出亦随之增至循此线性函数之相应最大值;而当输入回落至该范围下限时,输出亦相应归零。从理论层面观之,唯有在此线性范围内,传感器之灵敏度方可保持恒定。随着传感器线性范围之拓宽,则其涵盖之量程亦愈大,从而确保其具备足够之测量精度。因此在挑选传感器之际,首要考虑便是其所能覆盖之量程是否符合作业需求。
然而从实际情况出发,任何传感器皆难以保证绝对完整之线性,仅具相对线性度而已。若作业所需测量精度稍低,在特定范畴之内,搭载非线性误差较小传感器者可近乎视为线性,无疑使测量过程更加轻松便捷。
5、稳定性
在使用传感器一段时间之后,其性能维持不变之能力便被称作为稳定性。除了传感器自身构造之外,传感器所处使用环境亦为制约其长久稳定性之关键所在。为此,欲使传感器拥有优良稳定性,必须赋予其强大环境适应力。
购买传感器前,务必仔细探究其可能面临的实际应用环境,以便针对特定应用场景选择适宜的传感器,或是采取恰当措施降低环境因素所带来的负面影响。
对于传感器稳定性而言,存在明确量化指标。超出自用期之后再将传感器投入使用时,宜先行校准,以验证其性能有无改变。
在某些需要传感器长期运行且更换与校准皆较为困难之场所,必须选用稳定性更为卓越的传感器,以应对长时间使用所带来的严峻考验。
6、精度
精度乃传感器之核心性能指标之一,对于测量体系整体测量精度有着举足轻重之影响。毋庸置疑,精度越高的传感器,其售价自然水涨船高。因此,在满足测量要求的前提之下,应优先考虑经济实惠,避免选型过剩。如此可在众多同类参数规格趋于相同的传感器中,寻求最为价廉物美的选择。
若是用于定性分析,选用重复精度较高手感传感器便足以胜任;而定量测量所必须追求精确测量数值时,便需斟酌选用精度等级符合需求的传感器。如遇特殊运用场景无法寻觅到合适传感器之时,便不得不自己动手设计制作传感器。自制传感器性能理应达到使用标准,无需过多担忧。