传感器的选用 传感器工作原理

现代传感器在试验方法与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量?环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。 1)根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种试验方法的传感器，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，也有多种试验方法的传感器可供选用，哪一种试验方法的传感器更为合适，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，还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标 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噪声也容易混入，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，尽员减少从外界引入的厂扰信号。传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器；如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好 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—定延迟，希望延迟时间越短越好。传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械?系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差 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*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 5)稳定性 传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。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。? 在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响 传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。?在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验 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求就可以，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*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 对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求

电阻式种类繁多，应用广泛，其基本试验方法就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。

1.变阻器式传感器

通过改变电位器触头集团，把位移转换为电阻的变化。R=σι/A

灵敏度的计算方法。

变阻器式传感器的后接电路一般采用电阻分压电路，将电阻的变化量转化为电压输出。

优点结构简单，性能稳定，使用方便。

但是分辨率低，有噪声。

原因电阻丝绕制不均匀，灰尘的影响，电刷接触不良。

电阻应变片式传感器。

2.金属电阻应变片

1)金属的电阻应变效应

金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象，称为金属的。

2)应变片的基本结构及测量试验方法

电阻丝应变片是用直径为0.025mm具有高电阻率的电阻丝制成的。

为了获得高的阻值，将电阻丝排列成栅状，称为敏感栅，并粘贴在绝缘的基底上。

电阻丝的两端焊接引线。敏感栅上面粘贴有保护作用的覆盖层。

应变式传感器是将应变片粘贴于弹性体表面或者直接将应变片粘贴于被测试件上。

弹性体或试件的变形通过基底和粘结剂传递给敏感栅，其电阻值发生相应的变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化，即可测量应变。

若通过弹性体或试件把位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换成应变，则可测量上述各量，而做成各种应变式传感器。

3.半导体应变片

工作试验方法

基于半导体材料的压阻效应，即单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象。

一般在压力、温度、光辐射作用下，其电阻率发生很大的变化。

该类型的应变片灵敏度高，机械滞后小，横向效应小，体积小。但是温度稳定性差，非线性误差大。

4.电阻应变片的应用举例

（1）直接用来测定结构的应变或应力。

（2）将应变片贴于弹性元件上，作为传感器使用。

注意

动态测量中，应变片的上限测量频率应在电桥激励频率的1/5到1/10以下。

这是根据采样定律得到的，其中电桥电路相当于产生调制波。

注意环境温度对应变片的影响，要采用温度补偿措施，消除温度变化造成的误差。

气体报警器可以为有效的减少我们的生命财产损失,是我们工业生产的好助手,也是我们家居健康生活的守卫者。了解了气体报警器的工作试验方法才能让我们使用起来更加放心,下面就为大家介绍气体报警器工作试验方法吧。 目前气体报警器的工作试验方法主要有以下四种类型 气体报警器工作试验方法一:催化燃烧 气体报警器工作试验方法是气敏材料,在通电状态下可燃性气体氧化燃烧或者在催化剂作用下氧化燃烧,电热丝由于燃烧而升温从而使其电阻值发生变化。因此一般用于检测可燃气体。但是我们要注意的是催化燃烧式检测的可实现是有条件的,因此必须保证检测环境中包含足够的氧气,而在无的环境下这种检测方式可能无法检测任何可燃性气体。另外某些硫化合物、含铅化合物、硅类、磷化合物、硫化氢和卤代烃可能会使传感器中毒或抑制,如果被检测的环境中含有上诉物质应在合同中注明或选用抗上诉物质的类型传感器。 气体报警器工作试验方法二:电化学传感器 电化传感器通过与目标气体发生反应并产生与气体浓度 成正比的电信号来工作。典型的电化传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成。一般用于有毒气体。某些传感器要求电极之间存在偏压。传感器稳定需要30分钟至24小时,并需要三周时间来继续保持稳定。高湿度及高干旱会影响传感器的使用寿命。瞬间压力变化可能产生一个暂态的传感器输出,也有可能达到误报警状态。 气体报警器工作试验方法三:半导体传感器 属于广谱型传感器,其工作试验方法是金属氧化物半导体的表面在吸收气体后电阻发生变化。虽然半导体的预期寿命较长,但与其它类型的传感器相比,它们也更易于受到干扰气体的影响。因此如果应用场合中出现其它背景气体,固态传感器可能会发出错误警报。 气体报警器工作试验方法四:红外传感器 属于精密型传感器,它具有相当好的测量针对性。目前主要检测低碳链碳氢化合物和CO2。红外传感器灵敏度高并不表示其准确性较其他类型传感器高。 以上四种不同传感器的气体报警器的工作试验方法不同,但是起到的效果是相似的,都能有效保障我们的生命财产安全,大家可以根据自己不同的需要来选择。