气体传感器的选用原则及方法 1.灵敏度 我们总希望传感器的灵敏度越高越好。因为灵敏度越高,意味着传感器感知的变化量越小,即被测量稍有一微小变化时,传感器就有较大反响。一般来讲,检测精度越高,就要求传感器具有较高的灵敏度。然而要考虑到,当灵敏度高时,与测量信号无关的外界噪声也容易混入,并且噪声也会被放大系统放大。因此,必须考虑既要求检测微小量值,又要噪声小。为保证此点,往往要求信噪比越大越好,即要求传感器本身噪声小,且不易从外界引入干扰噪声。当输入量增大时,除非有专门的非线性校正措施,传感器不应进入非线性区,更不能进入饱和区域。有些检测工作在较强的噪声干扰下进行,这时对传感器来讲,其输入量不仅包括被测量,也包括干扰量,两者的叠加不能进入非线性区。显然,过高的灵敏度将会影响其适用测量范围。 此外,当被测量是一个向量,并且是一个单向向量时,那么要求传感器的单向灵敏度越高超好,而横向灵敏度越低越好。若被测量是二线或三维向量,那么对传感器还应要求交叉灵敏度越低越好。
3.线性范围 任何传感器都有一定的线性范围,在线性范围内输出与输入成比例关系。传感器工作在线性区域内,是保证测量精度的基本条件。线性范围越宽,表明传感器的工作量程越大。 然而,任何传感器都不容易保证其绝对线性,某些情况下,在保证检测精度的前提下,可利用其近似线性区。例如,变间隙型电容传感器、电感式传感器等,均采用在初始间隙附近的近似线性区内工作。选用时必须考虑被测物理量的变化范围,令其非线性误差在允许的范围之内。在进行自动检测的情况下,可利用微机系统,通过软件对传感器的输出特性进行线性补偿,往往可以使其线性范围扩大很多。 4.稳定性 稳定性表示传感器经过长时间使用以后,其输出特性不发生变化的性能,和传感器在正常工作条件下,环境参数(如温度、湿度、大气压力等)的变化对其输出特性影响程度的指标。因而,影响传感器稳定性的因素是时间省环境。 为了保证稳定性,在选定传感器之前,应对使用环境进行调查,以选择较合适的传感器类型。例如湿度会影响电阻应变式传感器的绝缘性能;温度的变化将产生零点漂移;又如:变间隙型电容传感器,环境湿度或油剂侵入间隙时,相当于电容器的介质发生变化;光电式传感器感光表面有尘埃或水汽时,要导致灵敏度下降;磁电式传感器在电场或磁场中工作时,亦会带来测量误差等等。 5.精确度 气体检测仪的精确度表示传感器的输出与被测量的对应程度。传感器处于检测系统的输入端,因此,传感器能否真实地反映被测量值,对整个系统具有直接影响。 在实际工作中,并非要求传感器的精确度越高越好。传感器的精确度越高价格也越昂贵。因此应考虑到经济性从实际出发来选择。 在确定传感器的精确度时,首先应了解检测的目的和要求,判定是定性分析还是定量分析。如果是属于相对比较性的试验研究,只需获得相对比较值即可,那么要求传感器的精密度高,而无需要求绝对量值。如果是进行定量分析,那就必须获得精确量值,因而要求传感器要有足够高的精确度。 6.测量方式 在实际检测工作中,传感器的工作方式(如接触测量、在线测量与非在线测量等)也是选用传感器时应考虑的重要因素。条件的个同,对传感器的要求也不同。 在机械系统中,运动部件的被测参数(例如回转轴的运动误差、振动、规矩等)往往采用接触测量,有许多实际因素、诸如测量头的磨损、接触状态的变动等都不易妥善解决,也易造成测量误差,同时给信号的采集带来困难。
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