1.4　传感器选择的一般原则

1）根据测量对象与测量环境确定传感器的类型　若要进行具体的测量工作，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：①量程的大小；②被测位置对传感器体积的要求；③测量方式为接触式还是非接触式；④信号的引出方法（有线或无线）；⑤传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，或是自行研制。在考虑上述问题后，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，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，传感器的灵敏度越高，与被测量无关的外界噪声也越容易混入，它也会被放大系统放大，从而影响测量精度。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干扰信号。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时，则应选择其他方向灵敏度小的传感器；若被测量是多维向量，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，传感器的响应总有一定延迟，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，因此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）确定响应特性，以免产生过大的误差。

4）线性范围　传感器的线性范围是指输出量与输入量成正比的范围。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，确定传感器的种类后，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做是线性的，这会给测量带来极大的方便。

5）稳定性　稳定性是指传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力。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，或者采取适当的措施，减小环境的影响。传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期限后，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，所选用的传感器的稳定性要求更严格，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，它关系到整个测量系统的测量精度。传感器的精度越高，其价格越昂贵。因此，只要传感器的精度满足整个测量系统的精度要求即可，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，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，当无法选到合适的传感器时，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。

思考与练习

（1）什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？

（2）传感器技术的发展方向表现在哪几个方面？

（3）传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有哪些？应如何进行选择？

（4）某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mV，求其灵敏度。