机械工程测试技术基础：传感器选用原则与标定要点.pdfVIP

第十一节传感器的选用原则及标定

一、传感器的选用原则

根据测试目的与实际条件，合理地选用或设计传感

器，总的原则是技术上合理，经济上节约。要达到这点，

必须考虑到一系列因素的影响。

1、灵敏度

1）一般讲传感器的灵敏度越高越好。当传感器的灵

敏度高时，被测量有一微小的变化，传感器就有较大

的输出。

2）灵敏度越大，外噪声也越容易混入。故要检测微小量

值，又要干扰小，则要求信噪比越大越好。

3当被测量是个向量时，则要求传感器在该方向上的灵敏

度越高越好。

在测量二维或三维向量时，要求传感器的交叉灵敏度越

小越好。

4和灵敏度紧密相关的是测量范围。除非有专门的非

线性校正措施，最大输入量（被测量和干扰量之和）不

应使传感器进入非线性区域，更不能进入饱和区。

显然，过高的灵敏度会缩小其运用的测量范围。

2、响应特性

1在所测量的频率范围内，传感器的响应特性必须满

足不失真测试条件。

2响应的延迟时间越短越好。

3物性型传感器（光敏元件、霍尔元件等）响应快,可

工作频率范围宽。

结构型传感器（机械式、电感式、电容式等）由于

结构中机械系统惯性的限制，其固有频率低，可工作频

率较低。

4）动态测试中，传感器的响应特性对测试结果有直接影

响。如果传感器的输出信号能紧紧急速变化的输入信

号，则此传感器的响应特性就越好。因此，选用时要充分

考虑到被测量的变化特点（如稳态、瞬变、随机等）。

3、线性范围

1线性范围是指输入与输出成比例关系的范围。

2线性范围越宽，表明传感器的工作量程越大。

3传感器性区域内工作，是保证测量精确度的基

本条件。

4）任何传感器在任一区域都保持绝对线是不易

做到的，只要能满足测量的精确度，可以在其近似线性

区域内应用。

5）必要时，可进行非线性补偿，采用硬件或软件进行。

6）若输入与输出之间不是线，但已知其确定规

律，可用软件好曲线再查找或查表法。

4、可靠性

1可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内、

完成规定功能的能力。

2只有产品的性能参数（尤其是主要参数）均处于规

定的误差范围内才能视为完成规定的功能。

3为保证传感器在应用中具有高的可靠性，事先应选

用设计、制造良好、使用条件适宜的传感器；使用过程

中，应严格保持规定的使用条件，尽量减轻使用条件的

不良影响。

4）要根据测试的要求及经济性来选用相应可靠性的

产品。

5、精确度

1传感器的精确度表示传感器的输出与被测量的真

值相一致的程度。

2因传感器处于测试系统的输入端，故传感器的精

确度对这个系统的影响很大。

3并非精确度越高越好，还应考虑到经济性。

应从实际出发，尤其应从测试的目的出发来选择精确

度。

4）对于定性分析，只须获得相对比较值，不须绝对

量值，则要求传感器的精密度高。

见下页

精密度：指同一个人用同样的方法，使用

同一台测量设备，对一个固定不变的被测

量进行多次测量所得结果的最大差异，又

称重复精度，反映了随机误差的大小。

准确度：指仪器示植（测量值）偏离真

值的程度，反映测量仪器的系统误差的

大小。

精确度：随机误差和系统误差的综合评定

指标，即通常所说的精度。

5）对于定量分析，必须获得精确量值，要求传感

器有足够高的精确度。

6、稳定性

1稳定性表示传感器经长期使用后，其输出特性

不发生变化的性能。

2影响传感器稳定性的因素是时间与环境。

3）为保证稳定性，在选用传感器之前，应对使用

环境进行，以选择较合适的传感器类型；在使

用中要定期校准，对传感器做出适当调整，或采取

相应的补偿措施。

7、测量方式

1）测量方式是指传感器在实际条件下的工作方式，

如接触与非接触测量，与非