为您的测量应用选择合适的传感器.docx

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1、为您的测量应用选择合适的传感器 概览  在市场上有各种式样的传感器可供选择，用于测量各种类型的自然现象。本白皮书对最常用的传感器进行分类和比较，涉及七种典型的自然现象的测量，帮助您在测量应用中选择合适的传感器。  目录 1.温度2.应变3.声音4.振动5.位置和位移6.压强7.力  1.温度  测量温度时最常用的传感器包括热电偶、热敏电阻以及热电阻（Resistancetemperaturedetectors,RTD）。光纤传感器，作为一种更加专用的手段，在温度测量中的应用也在日趋增加。   表1.常见的温度传感器对比 

2、热电偶热电偶是最流行的温度传感器，特别适用于较大范围的温度测量。热电偶通常价格便宜（$1至$50美元），反应时间一般为几分之一秒。由于受材料特性等因素的影响，其温度测量精度通常无法小于1°C。 查看如何使用热电偶测量温度 热电阻 RTD几乎和热电偶一样流行，且能在数年的时间内保持稳定的温度测量性能。与热电偶不同的是，RTD的温度范围较小（-200至500°C），需要电流激励，且反应时间较慢（2.5至10秒）。RTD通常用于温度测量精度要求高（±1.9%），但是对反应时间要求不高的应用当中。RTD的价格通常在$25至$10

3、00美元之间。 查看如何使用RTD测量温度 热敏电阻 热敏电阻相对于前面的传感器来说温度测量范围较小（-90至130°C）。热敏电阻的精度较高（±.05°C），但相对于热电偶或RTD来说其耐用性较差。热敏电阻像RTD一样需要激励，只不过需要的是电压而不是电流激励。热敏电阻的价格通常是$2至$10美元。 查看如何使用热敏电阻测量温度 光纤 温度测量的另一个选择是使用光纤。光纤温度传感器通常能够适用于恶劣的环境，且能够抵抗常规的电磁干扰。光纤不导电、非电活性、对电磁干扰（Electromagneticinterference

4、,EMI）引起的噪声免疫，并能在较长的距离内传输数据时不会影响到信号完整性。  2.应变  表2.常见应变片的配置比较 应变通常通过电阻式应变计来测量。这些应变片电阻通常是附着在待测的弯曲表面。应变片的一个使用实例就是机翼的结构测试。应变片可以测量表面的非常小的扭曲、弯曲和拉伸。将多个电阻式应变片组合起来使用时，就组成了桥路。 为了更灵敏地测量应变，可以使用较多数量的应变片。您可以使用最多四个活动的应变片来组成一个惠斯通电桥，即全桥结构。也有半桥（二个活动的应变片）和四分之一桥（一个活动的应变片）配置。所使用的应变片越多

5、，则读数会更准确。 应变片需要使用电流或电压激励，经常会受温度漂移、弯曲应变和轴向应变的影响时，如果没有将多个电阻式应变片联合使用，可能会给出错误的读数。 ·        -轴向桥路通常用于测量材料的伸展或撕裂应变·        -弯曲的桥路通常用于测量一面拉伸一面压缩的材料应变·        -扭转和剪切桥路通常用于测量材料的扭曲应变 应变测量使用一种无量纲单位（e或ε），即将一个待测物体的长度改变量除以其全长。 与温度系统类似，可以使用光纤传感器在恶劣的环境中测量应变，否则常规的电测量将会受到电磁干扰的影响。光

6、纤应变传感器，不导电、非电活性、对EMI引起的噪声免疫，并能在较长的距离内传输数据时不会影响到信号完整性。 查看如何使用应变片测量应变  3.声音  表3.常见声音传感器比较 麦克风是用来测量声音的，在声音测量应用中有很多不同类型的麦克风可供选择。 电容式麦克风 最常见的是电容式麦克风，包括预极化（即麦克风中内置电源）或外部极化类型。外部极化电容麦克风需要额外的电源，这将会增加项目的成本。在潮湿的环境下，电源零件可能会被损坏，此时预极化麦克风是首选；在高温环境下，外部极化电容式麦克风则是首选。 压电式麦克风 坚固的压电式

7、麦克风通常用于冲击和爆炸压力测量的应用。这种耐用的麦克风可以测量高振幅（分贝）的压力。其缺点是通常还会引入较高的噪音。 动态/磁性麦克风 除了压电式麦克风，动态或磁性麦克风也能够适用于恶劣的环境。这种麦克风是基于运动的磁场产生的电荷的方式进行测量，具有防水功能；但是很显然，这种麦克风不适用于磁场较强的环境中。 驻极体麦克风 驻极体体积很小，非常适用于高频的声音测量，被用在全世界范围内成千上万的计算机和电子设备当中。它们相对便宜，唯一的缺点就是不能测量低音。此外，还有碳麦克风，在目前已不再广泛使用，可以用在对声音的质量要求

8、不高的场合。 了解其它专用麦克风类型  4.振动  表4.常见振动传感器的比较 压电陶瓷传感器或加速度计 振动或加速度测量中最常见传感器就是压电陶瓷式传感器或加速度计。 不同的振动传感器的区别主要包含三个因素：固有频率、阻尼系数和比例因子。比例因子表征传感器输出与加速度输入的关系，与灵敏度有关。固有频率和阻尼系数共同