現(xiàn)代傳感器的選購(gòu)與應(yīng)用指南

　　建設(shè)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，需要無(wú)數(shù)傳感器等智能感知設(shè)備，作為應(yīng)用設(shè)備，因此在選購(gòu)上需要多加慎重。聚英云農(nóng)總結(jié)了傳感器的選購(gòu)與應(yīng)用要點(diǎn)。

　　1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型

　　要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)，和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大小;被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求;測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式;信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量;傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。

　　在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。舉例，智慧農(nóng)業(yè)常用的傳感器有土壤溫濕度傳感器、土壤PH值傳感器、土壤EC值傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器等，結(jié)合具體應(yīng)用農(nóng)業(yè)環(huán)境，獲取空氣溫度、空氣濕度、土壤墑情、土壤養(yǎng)分等參數(shù)。

　　2、靈敏度選擇

　　通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào)。

　　傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。

　　3、頻率響應(yīng)特性

　　傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。

　　傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。

　　在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差。

　　4、線性范圍

　　傳感器的線性范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。

　　5、穩(wěn)定性

　　傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

　　在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。

　　傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。

　　在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。

　　6、精度

　　精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。

　　如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的;如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。

　　對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。

　　7、 耐用性

　　在選擇傳感器時(shí)，重要的是要考慮與其耐用性相關(guān)的因素。需要考慮的問(wèn)題包括：傳感器的耐用性如何?它會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間而不需要更換嗎?它能承受惡劣的環(huán)境嗎?

　　每個(gè)傳感器都有一個(gè)有限的壽命，通常由其工作壽命、存儲(chǔ)壽命或傳感器的到期日期決定?？赡苡绊憘鞲衅鲏勖囊蛩匕ǎ涸O(shè)計(jì)、材料、制造工藝、測(cè)量的濃度水平和傳感器周圍的環(huán)境條件。

　　例如，某些消耗氧氣或葡萄糖等材料的傳感器的使用壽命可能非常短，而其他傳感器(通常是溫度傳感器)的使用壽命超過(guò) 10 年。值得注意的是，即使是壽命更長(zhǎng)的傳感器也可能會(huì)隨著時(shí)間的推移而老化，從而失去靈敏度并因此降低準(zhǔn)確性。

　　耐用性對(duì)于確保傳感器具有成本效益、適合用途和減少漂移的可能性非常重要。雖然漂移(當(dāng)傳感器暴露于會(huì)降低其精度的條件時(shí)發(fā)生)隨著時(shí)間的推移是不可避免的，但可以通過(guò)考慮傳感器的環(huán)境和耐用性將其最小化。

　　8、輸出類型

　　有三種關(guān)鍵輸出類型：

　　1) 模擬電壓

　　2) 脈寬調(diào)制

　　3) 串行數(shù)字

　　通常偏好數(shù)字信號(hào)而不是模擬信號(hào)，因?yàn)楹笳咄鶗?huì)受到外部噪聲的影響。這會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤。此外，由于數(shù)字輸出與計(jì)算機(jī)程序的兼容性，它可能被認(rèn)為更先進(jìn)。然而，這不會(huì)與所有應(yīng)用程序相關(guān)，因?yàn)槟承?shù)據(jù)可以在沒(méi)有計(jì)算機(jī)程序的幫助下進(jìn)行解釋。此外，借助模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以將模擬傳感器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出。

　　許多控制傳感器使用 4-20 mA 電流回路，其中 4 mA 代表低模擬信號(hào)，20 mA 代表高。這通常用于數(shù)據(jù)傳輸，因?yàn)殡娏骰芈穼?duì)電氣噪聲不敏感。

　　9、 成本

　　傳感器通常在更大的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)運(yùn)行。因此，在考慮開(kāi)發(fā)潛力和可擴(kuò)展性時(shí)，傳感器的成本是一個(gè)重要因素。雖然傳感器通常是任何基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，但它們的定價(jià)水平必須與其支持的整個(gè)項(xiàng)目的財(cái)務(wù)范圍成正比。

　　聚英電子專注于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品、工業(yè)領(lǐng)域遠(yuǎn)程測(cè)控設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、推廣和服務(wù)。產(chǎn)品線包括：遠(yuǎn)程測(cè)控RTU、工業(yè)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)、無(wú)線IP Modem(DTU)，工業(yè)I/O采集模塊、GPS終端、無(wú)線LORA終端、環(huán)境監(jiān)測(cè)/氣體/水質(zhì)傳感器、云平臺(tái)系統(tǒng)等。