| 創(chuàng)澤機(jī)器人 |
| CHUANGZE ROBOT |
在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理,所以學(xué)會(huì) 選用傳感器是進(jìn)行測(cè)量Z基礎(chǔ)同時(shí)也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在具體選擇傳感器 時(shí),應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮。
測(cè)試條件與目的
綜合測(cè)量條件與目的,先要考慮的是采用何種原理的傳感器,因?yàn)榧词?是測(cè)量同一物理量,根據(jù)不同的環(huán)境狀況和不同的測(cè)量目的,也會(huì)有多種原理 的傳感器可供選用。要綜合考慮溫濕度狀況、量程大小、被測(cè)位置對(duì)傳感器體 積的要求、測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式、信號(hào)的引出方法等一些因素,選用更為合適類型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。
通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)殪`敏 度越高,就意味著傳感器所能感知的變化量小,即只要被測(cè)量有一微小變化, 傳感器就有較大的輸出,這樣更有利于信號(hào)處理,但要注意以下兩個(gè)問(wèn)題:
1. 傳感器的靈敏度太高,與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲就容易混入,也會(huì)被 放大系統(tǒng)放大,影響測(cè)量精度。
2. 當(dāng)被測(cè)量是一個(gè)向量時(shí),并且是一個(gè)單向量時(shí),就要求傳感器單向靈 敏度愈高愈好,而橫向靈敏度愈小愈好;如果被測(cè)量是二維或三維的向量,那 么還應(yīng)要求傳感器的交叉靈敏度愈小愈好。
傳感器的頻率響應(yīng)特性是指,在所測(cè)頻率范圍內(nèi),保持不失真的測(cè)量條件。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有一定延遲,但希望延遲時(shí)間越短越好。 一般物性 型傳感器(如利用光電效應(yīng)、壓電效應(yīng)等制成的傳感器)的響應(yīng)時(shí)間短,可 測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬;而結(jié)構(gòu)型傳感器(如電感、電容、磁電等傳感器) 由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響和機(jī)械系統(tǒng)慣性質(zhì)量的限制,其固有頻率低,工作范 圍窄。在動(dòng)態(tài)測(cè)量中,應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性, 以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。
傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講,在此范圍 內(nèi),靈敏度保持定值。傳感器的線形范圍越寬,則表明傳感器的工作量程愈 大。為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確度,傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi),是保證測(cè)量精度的基 本條件。例如,機(jī)械式傳感器中的測(cè)力彈性元件,其材料的彈性極限是決定測(cè) 力量程的基本因素,當(dāng)超出測(cè)力元件允許的彈性范圍時(shí),將產(chǎn)生非線性誤差。
但在實(shí)際上,任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性,其線性度也是相對(duì)的。 在許可限度內(nèi),也可以取其近似線性區(qū)域,這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。例 如,變間隙型的電容、電感式傳感器,其工作區(qū)均選在初始間隙附近。而且必 須考慮被測(cè)量變化范圍,令其非線性誤差在允許限度以內(nèi)。
傳感器的穩(wěn)定性是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用以后,其輸出特性不發(fā)生變化的性能。為 了保證傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作,而不需經(jīng)常地更換或校準(zhǔn),在選擇和使用傳感 器時(shí)應(yīng)注意根據(jù)環(huán)境條件選擇傳感器。在選擇傳感器之前,應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn) 行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧瑴p小 環(huán)境的影響。例如,選擇電阻應(yīng)變式傳感器時(shí),應(yīng)考慮濕度的影響;對(duì)變極距 型電容式傳感器和光電傳感器,環(huán)境灰塵油劑浸入間隙時(shí),會(huì)改變電容器的介 質(zhì)和感光性質(zhì);對(duì)于磁電式傳感器或霍爾效應(yīng)元件等,應(yīng)考慮周圍電磁場(chǎng)帶來(lái) 的測(cè)量誤差;滑線電阻式傳感器表面有灰塵時(shí),將會(huì)引入噪聲。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在超過(guò)使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo) 定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不 能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住 長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。
傳感器的準(zhǔn)確度是表示傳感器的輸出與被測(cè)量的對(duì)應(yīng)程度。傳感器處于測(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 接的影響。傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿足 整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求即可,不必過(guò)高。如果測(cè)量目的是定性分析,選用重 復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用絕對(duì)量值精度高的;如果測(cè)量目的是為了定 量分析,需要獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值,就需選用精度等J能滿足要求的傳感器。對(duì) 某些特殊使用場(chǎng)合,無(wú)法選到合適的傳感器,則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。
另外還需要考慮的一些因素包括傳感器是否有可匹配的連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 及輔助設(shè)備,以及傳感器的購(gòu)置和維護(hù)是否方便等。
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