传感器性能指标选择

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。主要性能指标包括传感器灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性和精确度等。

1.灵敏度

一般来说，传感器灵敏度越高越好。因为灵敏度高，就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微小变化，传感器就有较大的输出。在确定灵敏度时，还要考虑以下几个问题。

（1）当传感器的灵敏度很高时，那些与被测信号无关的外界噪声也会同时被检测到，并通过传感器输出，从而干扰被测信号。因此，为了既能使传感器检测到有用的微小信号，又能使噪声干扰小，就要求传感器的信噪比越大越好。也就是说，要求传感器本身的噪声小，而且不易从外界引进干扰噪声。

（2）与灵敏度紧密相关的是量程范围。当传感器的线性工作范围一定时，传感器的灵敏度越高，干扰噪声越大，则难以保证传感器的输入在线性区域内工作。不言而喻，过高的灵敏度会影响其适用的测量范围。

（3）当被测量是一个向量，并且是一个单向量时，就要求传感器单向灵敏度越高越好，而横向灵敏度越小越好；如果被测量是二维或三维的向量，那么还应要求传感器的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范围内，保持不失真的测量条件。此外，实际上传感器的响应总不可避免地有一定延迟，只是希望延迟时间越短越好。一般物性型传感器 （如利用光电效应、压电效应等传感器）响应时间短，工作频率宽；而结构型传感器，如电感、电容、磁电等传感器，由于受到结构特性的影响和机械系统惯性质量的限制，其固有频率低，工作频率范围窄。

3.线性范围

任何传感器都有一定的线性工作范围。在线范围内输出与输入成比例关系，线性范围越宽，则表明传感器的工作量程越大。传感器工作在线性区域内，是保证测量精度的基本条件。

例如，机械式传感器中的测力弹性元件，其材料的弹性极限是决定测力量程的基本因素，当超出测力元件允许的弹性范围时，将产生非线性误差。

然而，对任何传感器，保证其绝对工作在线区域内是不容易的。在某些情况下，在许可限度内，也可以取其近似线性区域。例如，变间隙性的电容、电感式传感器，其工作区均选在初始间隙附近。而且必须考虑被测量变化范围，令其非线性误差在允许限度以内。

4.稳定性

稳定性是表示传感器经过长期使用以后，其输出特性不发生变化的性能。影响传感器稳定性的因素是时间和环境。

为了保证稳定性，在选择传感器时，一般应注意两个问题：其一，根据环境条件选择传感器。例如，选择电阻应变式传感器时，应考虑到湿度会影响其绝缘性，湿度会产生零漂，长期使用会产生蠕动现象等。又如，对变极距型电容式传感器，因环境湿度的影响或油剂浸入间隙时，会改变电容器的介质。光电传感器的感光表面有尘埃或水汽时，会改变感光性质。其二，要创造或保持一个良好的环境，在要求传感器长期地工作而不需要经常地更换或校准的情况下，应对传感器的稳定性有严格的要求。

5.精确度

传感器的精确度是表示传感器的输出与被测量的对应程度。如前所述，传感器处于测试系统的输入端，因此，传感器能否真实地反映被测量，对整个测试系统具有直接的影响。

然而，在实际中也并非要求传感器的精确度越高越好，这还需要考虑到测量目的，同时还需要考虑到经济性。因为传感器的精度越高，其价格就越昂贵，所以应从实际出发来选择传感器。

在选择时，首先应了解测试目的，判断是定性分析还是定量分析。如果是相对比较性的试验研究，只需获得相对比较值即可，那么应要求传感器的重复精度高，而不是求测试的绝对量值准确。如果是定量分析，那么必须获得精确量值。但在某种情况下，要求传感器的精确度越高越好。例如，对现代超精密切削机床，测量其运动部件的定位精度、主轴的回转运动误差、振动及热形变等时，往往要求他们的测量精确度在0.1～0.01m，欲测得这样的精确量值，必须有高精确度的传感器。

除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应尽可能兼顾结构简单、体积小、质量轻、价格便宜、易于维修、易于更换等条件。