传感器装备其精度和感应灵敏性不断在提升
发布日期:2015-08-25 10:45

在产业转型和智能制造中的作用日益明显

传感器在测量过程中,要能够准备感知被测量,使之不失真地转换为相应的电学信号。衡量传感器这一指标主要在其静态特性和动态特性,下面介绍一下何谓传感器的静态特性和动态特性。


动态特性:

所谓传感器的动态特性,是指传感器在输入变化时,它的输出的特性。在实际工作中,传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得,并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系,往往知道了前者就能推定后者。传感器主要动态特性的性能指标有时域单位阶跃响应性能指标和频域频率特性性能指标,所以其动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

了解传感器的静态特性和动态特性对选择传感器很多有帮助,它能展现给您该传感器的各项指标,仔细辨别就可以知道它是否适用于所需要的场合。

静态特性:

传感器的静态特性是指对静态的输入信号,传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关,所以它们之间的关系,即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程,或以输入量作横坐标,把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述,简单来说就是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时,系统的输出与输入之间的关系。表征传感器静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移、测量范围、精度、分辨率、阈值、稳定性等等。下面选几个参数做下介绍:

线性度:

指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。

灵敏度:

灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义为输出量的增量Y与引起该增量的相应输入量增量X之比。它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化大小。如果灵敏度S值越大,说明传感器越灵敏。

迟滞:

传感器在输入量由小到大(正行程)和输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。也就是说,对于同一大小的输入信号,传感器输出信号的差值即为迟滞。

漂移:

传感器的漂移是指在输入量不变的情况下,传感器输出量随着时间改变而发生变化的现象,这就是漂移。据英国路透社6月18日报道,中国的决策者们如今被生物科技和机器人技术等行业的潜在前景吸引,“中国梦”蓝图提出中国要与欧美及日本领先企业在高利润行业展开争夺市场份额的角逐。

现代传感器在原理与结构上千差万别,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原理的传感器,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,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,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、分辨率的选择

通常,在传感器的线性范围内,希望传感器的分辨率越高越好。因为只有分辨率高时,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,传感器的分辨率高,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,尽量减少从外界引入的干扰信号。

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。实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。

传感器的频率响应越高,可测的信号频率范围就越宽。

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,以免产生过大的误差。

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绝对的线性,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阿特拉斯空压机配件。

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,不宜选用绝对量值精度高的;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。

当前,中国经济社会发展进入了新常态,制造业发展正面临“双重挤压”。一方面,国际金融危机使美国、欧盟等发达国家和地区重新重视发展实体经济,加速“再工业化”和“制造业回归”;另一方面,受劳动力成本上升、人民币汇率升值等一系列因素的影响,我国低附加值产品出口的价格优势不断弱化,而印度、越南、印尼等发展中国家正以更低的劳动力成本承接劳动密集型产业的转移。劳动力成本低、资源能源消耗多和环境代价大而形成的比较优势正在逐步丧失,传统发展模式已难以为继。

转型高端制造业和提升品质,成为摆脱低端竞争,价格竞争的唯一途径。从格力空调推崇的1毫米间隙,到各界积极呼吁《质量促进法》立法,无疑可以看到中国工业界已经意识到品质提升的重要性。

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来 源:仪器仪表商情网
编辑:Stanford
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