老王大講堂（序）：連接一切的不是微信，而是傳感器

　　2、傳感器的技術(shù)指標(biāo)：

　　實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，需要對各種參數(shù)進(jìn)行檢測和控制，而要達(dá)到比較優(yōu)良的控制性能，則必須要求傳感器能夠?qū)崟r感知被測量量的變化，并不失真地將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量，這種要求主要取決于傳感器的基本特性，通常把傳感器的特性分為兩種：靜態(tài)特性和動態(tài)特性。

　　1) 傳感器的靜態(tài)特性

　　靜態(tài)特性是指輸入不隨時間而變化的特性，它表示傳感器在被測量量處于穩(wěn)定狀態(tài)下輸入輸出的關(guān)系。

　　我們肯定特別希望傳感器的輸入與輸出成唯一的對應(yīng)關(guān)系，而且最好呈線性關(guān)系，但現(xiàn)實(shí)沒有這么美好，一般情況下，輸入輸出不會完全符合所要求的線性關(guān)系，因傳感器本身存在著遲滯、蠕變、摩擦等各種因素，以及受外界條件的各種影響。傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有：線性度、靈敏度、重復(fù)性、遲滯、分辨率、漂移、穩(wěn)定性等，這些技術(shù)參數(shù)決定著傳感器的合理選型，之后會做詳細(xì)介紹。

　　2) 傳感器的動態(tài)特性

　　動態(tài)特性是指輸入隨時間而變化的特性，它表示傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。

　　也很多傳感器要在動態(tài)條件下測量，被測量量可能以各種形式隨時間變化。只要輸入量是時間的函數(shù)，則其輸出量也將是時間的函數(shù)，其關(guān)系要用動特性來說明。設(shè)計傳感器時，要根據(jù)其動態(tài)性能要求和使用條件來選擇合理的方案以及確定合適的參數(shù);使用傳感器時，要根據(jù)其動態(tài)特性和使用條件確定合適的使用方法，同時要對給定條件下的傳感器動態(tài)誤差進(jìn)行估計。總的來說，傳感器的動態(tài)特性取決于傳感器本身，也與被測量的形式有關(guān)。

　　傳感器選用哪家強(qiáng)?

　　當(dāng)進(jìn)行一個具體的測量工作時，我們首先要考慮采用何種傳感器，這自然需要分析多方面的因素之后。因為，即使是測量同一物理量，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，要根據(jù)被測量量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮一些具體問題：量程的大小，被測位置對傳感器體積的要求，測量方式為接觸式還是非接觸式，信號的引出方法，有線或是非接觸測量，傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價格能否承受，抑或是自行研制等諸如此類。

　　考慮上述問題之后一般就能確定選用何種類型的傳感器，之后再考慮的就是傳感器的具體性能指標(biāo)。

　　1. 靈敏度的選擇

　　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。因為只有靈敏度高時，對應(yīng)的輸出信號的值才更大，有利于信號處理。還有一點(diǎn)需要注意，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的干擾信號。

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

　　2. 頻率響應(yīng)特性

　　傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真。實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有一定的延遲，我們希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)越高，可測的信號頻率范圍就越寬。

　　在動態(tài)測量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過大的誤差。

　　3. 線性范圍

　　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。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量精度。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后，我們首先要看其量程是否滿足要求。

　　但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當(dāng)所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

　　4. 穩(wěn)定性

　　傳感器使用一段時間后，其性能保持不變的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(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瑴p小環(huán)境的影響。

　　傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過使用期后，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期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。

　　5. 精度

　　精度是傳感器的一個重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜的。

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

　　對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計制造傳感器，自制傳感器的性能要能滿足使用要求。