自動(dòng)化系統(tǒng)如何正確的選擇傳感器

設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，首先考慮的是傳感器的選擇，其選擇正確與否，直接關(guān)系到測(cè)試系統(tǒng)的成敗。選擇合適的傳感器是一個(gè)較復(fù)雜的問題，現(xiàn)就其一般性討論如下。

①首先要仔細(xì)研究測(cè)試信號(hào)還是速度、加速度、力的測(cè)量，確定測(cè)試方式和初步確定傳感器類型，例如，是位移測(cè)量，再確定傳感器類型。

②要分析測(cè)試環(huán)境和干擾因素，測(cè)試環(huán)境是否有磁場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度的于擾，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)是否潮濕等。

③根據(jù)測(cè)試范圍確定某種傳感器，例如位移測(cè)量，要分析是小位移，還是大位移。若是小位移測(cè)量，有電感傳感器、電容傳感器、霍耳傳感器等供選擇;若是大位移測(cè)量，有感應(yīng)同步器、光柵傳感器等供選擇。

④確定測(cè)量方式。在測(cè)試工程中，是接觸測(cè)量，還是非接觸測(cè)量。例如，對(duì)機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差測(cè)量，就必須采用非接觸測(cè)量。

⑤考慮傳感器的體積，被測(cè)位置是否能放下，傳感器的來源、價(jià)格等因素。

當(dāng)考慮完上述問題后，就能確定選用什么類型的傳感器，然后再考慮以下問題。

①靈敏度。傳感器的靈敏度越高，可以感知越小的變化量，即被測(cè)量稍有微小變化時(shí)，傳感器即有較大的輸出。但靈敏度越高，與測(cè)量信號(hào)無關(guān)的外界噪聲也容易混入，并且噪聲也會(huì)被放大。因此，要求傳感器有較大的信噪比。

傳感器的量程是和靈敏度緊密相關(guān)的一個(gè)參數(shù)。當(dāng)輸入量增大時(shí)，除非有專門的非線性校正措施，傳感器不應(yīng)在非線性區(qū)域工作，更不能在飽和區(qū)域工作。有些需在較強(qiáng)的噪聲干擾下進(jìn)行的測(cè)試工作，被測(cè)信號(hào)登加干擾信號(hào)后，也不應(yīng)進(jìn)入非線性區(qū)。因此，過高的靈敏度會(huì)影響其使用的測(cè)量范圍。

若被測(cè)量是一維向量時(shí)。則傳感器在被測(cè)量方向的靈敏度愈高愈好，而橫向靈敏度越小越好;若被測(cè)量是二維或三維向量，則對(duì)傳感器還應(yīng)要求交又靈敏度越小越好。

②響應(yīng)特性。傳感器的響應(yīng)特性必須在所測(cè)頻率范圍內(nèi)盡量保持不失真。但實(shí)際傳感器的響應(yīng)總有一些延遲，但延遲時(shí)間越短越好。

一般光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等物性型傳感器響應(yīng)時(shí)間短，工作頻率范圍寬。而結(jié)構(gòu)型，如電感、電容、磁電式傳感器等，由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響和機(jī)械系統(tǒng)慣性的限制，其固有頻率較低。

在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，傳感器的響應(yīng)特性對(duì)測(cè)試結(jié)果有直接影響，在選用時(shí)，應(yīng)充分考慮到被測(cè)物理量的變化特點(diǎn)(如穩(wěn)態(tài)、瞬變、隨機(jī)等)。

③穩(wěn)定性。傳感器的穩(wěn)定性是經(jīng)過長期使用以后，其輸出特性不發(fā)生變化的性能。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，超過使用期，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行標(biāo)定。影響傳感器穩(wěn)定性的因素主要是環(huán)境與時(shí)間。

在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)或自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，傳感器往往是在比較惡劣的環(huán)境下工作，灰塵、油污、溫度、振動(dòng)等干擾是很嚴(yán)重的，這時(shí)傳感器的選用，必須優(yōu)先考慮穩(wěn)定性因素。

④精度。傳感器的精度表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度。因?yàn)閭鞲衅魈幱跍y(cè)試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實(shí)地反映被測(cè)量，對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具有直接影響。然而，傳感器的精確度并非越高越好，還要考慮到經(jīng)濟(jì)性。傳感器精度越高，價(jià)格越昂貴，因此，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)來選擇。首先應(yīng)了解測(cè)試目的，是定性分析，還是定量分析。如果屬于相對(duì)比較性的試驗(yàn)研究，只需獲得相對(duì)比較值即可，那么對(duì)傳感器的精確度要求可低些。然而，對(duì)于定量分析，因?yàn)楸仨毇@得精確量值，所以要求傳感器應(yīng)有足夠高的精確度。