传感器-选用原则与安全生产信息化技术

在实际的安全检测工作中，应根据测试目的和现场实际检测条件，合理地选用传感器，一般在传感器的选用过程中应考虑以下因素：

1.灵敏度

选择传感器时，一般希望灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，就意味着传感器感知的变化量越小，即被测量稍有一微小的变化时，传感器就有较大的输出。因此，在检测微弱信号或对精度要求较高时，应选择灵敏度较高的传感器。但同时也应考虑到，当传感器的灵敏度过高时，与测量信号无关的外界噪声信号也容易混入，并且噪声信号也会被放大系统放大，从而影响测量精度。因此，在选择传感器时，一方面要考虑检测微小量值，另一方面又要考虑噪声的影响。为此，往往要求传感器的信噪比越大越好，即要求传感器本身噪声小，且不易从外界引入干扰噪声。和灵敏度紧密相关的是量程范围，当输入量增大时，除非有专门的非线性校正措施，否则传感器不应进入非线性区域，更不能进入饱和区域。有些安全检测工作是在较强的噪声干扰下进行，这时输入量不仅包括被测量，也包括干扰量，这两者的叠加不能进入非线性区。因此，灵敏度过高将会影响传感器的测量范围。

此外，当被测量是一个向量，且是一个单向向量时，那么要求传感器的单向灵敏度越高越好，而横向灵敏度越小越好；若被测量是二维或三维向量，那么对传感器还应要求交叉灵敏度越小越好。

2.响应特性

传感器的响应特性是指在所测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的延时，但希望这个延时越短越好。一般来讲，利用光电效应、压电效应等制作的物性型传感器响应时间短，可工作频率范围宽；而结构型传感器，由于受到结构特性的影响，往往由于机械系统的惯性，其固有频率较低。因此，在动态测量中，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，应充分考虑被测物理量的变化特性，如稳态、瞬变、随机等。

3.线性范围

任何传感器都有一定的线性范围，在线性范围内输入与输出呈线性关系。传感器工作在线性区域内是保证测量精度的基本条件，线性范围越宽，传感器的工作量程越大。然而，任何传感器都不容易保证其绝对线性，在某些情况下，在保证检测精度的前提下，可利用其近似线性区。

4.稳定性

稳定性表示传感器经过长时间使用以后，其输出特性不发生变化的性能和传感器在正常工作条件下，环境参数（温度、湿度、大气压力等）的变化对其输出特性影响程度的指标。因此，影响传感器稳定性的因素是时间和环境。为了保证稳定性，在选定传感器之前，应对使用环境进行调查，以选择较合适的传感器类型。例如，对于电阻式应变片传感器，湿度会影响其绝缘性能、温度的变化将产生零点漂移、长期使用会产生蠕变现象等；变间隙电容传感器，环境湿度或油剂浸入间隙时，相当于电容器的介质发生变化；光电式传感器感光表面有尘埃或水汽时，会导致灵敏度下降。

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地使用而不要经常地更换和校准，在这种情况下，应对传感器的稳定性有严格的要求。(www.xing528.com)

5.精确度

传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的对应程度，传感器处于检测系统的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量值，对整个监控系统具有直接的影响。

在实际监控工作中，并非要求传感器的精确度越高越好，还应考虑经济性，传感器的精确度越高，价格也越昂贵。因此，在选用时应从实际出发来选择。确定传感器的精确度时，首先应了解检测的目的和要求，判断检测是定性分析还是定量分析，如果属于相对比较性的试验研究，则只需获得相对比较值即可，那么要求传感器的精密度高，而无需要求绝对量值；如果进行定量分析，那就必须获得精确量值，因此要求传感器要有足够高的精确度。

6.测量方式

在实际检测工作中，传感器的工作方式，如接触测量/非接触测量，在线测量/离线测量等也是选用传感器时应考虑的重要因素，测量方式不同，对传感器的要求也不同。

在机械系统中，运动部件的被测量参数往往采用接触测量，但也在实际测量中受诸多因素的影响，如测量头的磨损、接触状态的变动等都不易妥善解决，也容易造成测量误差，同时会给信号的采集带来困难，若采用电容式、电涡流式等非接触式传感器，则将带来很大方便，若选用电阻应变片，则需要配置遥测应变片。

在某些情况下，有时要求对测试件进行破坏性检验，如果合理地选择检测方法，可以把破坏性检测用非破坏性检测来代替，如采用涡流探伤、超声探伤、核探伤等非破坏性检测方法。

在线实时检测是与实际情况更接近的检测方法，特别是实现自动化过程的控制与检测系统，这类系统往往对真实性与可靠性要求很高，因此，必须进行在线实时检测才能达到检测要求。实现在线实时检测是比较困难的，对传感器和测试系统都有一定的特殊要求。

7.其他

选用传感器时，除应充分考虑上述因素外，还应尽可能兼顾结构简单、使用方便、体积小、重量轻、价格便宜、互换性好以及易于维修等因素。