现代传感器的选购与应用指南

　　建设工业物联网、农业物联网，需要无数传感器等智能感知设备，作为应用设备，因此在选购上需要多加慎重。聚英云农总结了传感器的选购与应用要点。

　　1、根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

　　要进行—个具体的测量工作，首先要考虑采用何种原理的传感器，这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适，则需要根据被测量的特点，和传感器的使用条件考虑以下一些具体问题：量程的大小;被测位置对传感器体积的要求;测量方式为接触式还是非接触式;信号的引出方法，有线或是非接触测量;传感器的来源，国产还是进口，价格能否承受，还是自行研制。

　　在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标。举例，智慧农业常用的传感器有土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤EC值传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器、风速传感器、风向传感器等，结合具体应用农业环境，获取空气温度、空气湿度、土壤墒情、土壤养分等参数。

　　2、灵敏度选择

　　通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。但要注意的是，传感器的灵敏度高，与被测量无关的外界噪声也容易混入，也会被放大系统放大，影响测量精度。因此，要求传感器本身应具有较高的信噪比，尽量减少从外界引入的厂扰信号。

　　传感器的灵敏度是有方向性的。当被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其它方向灵敏度小的传感器;如果被测量是多维向量，则要求传感器的交叉灵敏度越小越好。

　　3、频率响应特性

　　传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有—定延迟，希望延迟时间越短越好。

　　传感器的频率响应高，可测的信号频率范围就宽，而由于受到结构特性的影响，机械系统的惯性较大，因有频率低的传感器可测信号的频率较低。

　　在动态测量中，应根据信号的特点(稳态、瞬态、随机等)响应特性，以免产生过火的误差。

　　4、线性范围

　　传感器的线性范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。

　　5、稳定性

　　传感器使用一段时间后，其性能保持不变化的能力称为稳定性。影响传感器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。

　　在选择传感器之前，应对其使用环境进行调查，并根据具体的使用环境选择合适的传感器，或采取适当的措施，减小环境的影响。

　　传感器的稳定性有定量指标，在超过使用期后，在使用前应重新进行标定，以确定传感器的性能是否发生变化。

　　在某些要求传感器能长期使用而又不能轻易更换或标定的场合，所选用的传感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。

　　6、精度

　　精度是传感器的一个重要的性能指标，关系到整个测量系统测量精度的一个重要环节。传感器的精度越高，其价格越昂贵，因此，传感器的精度只要满足整个测量系统的精度要求就可以，不必选得过高。这样就可以在满足同一测量目的的诸多传感器中选择比较便宜和简单的传感器。

　　如果测量目的是定性分析的，选用重复精度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的;如果是为了定量分析，必须获得精确的测量值，就需选用精度等级能满足要求的传感器。

　　对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。

　　7、 耐用性

　　在选择传感器时，重要的是要考虑与其耐用性相关的因素。需要考虑的问题包括：传感器的耐用性如何?它会持续很长时间而不需要更换吗?它能承受恶劣的环境吗?

　　每个传感器都有一个有限的寿命，通常由其工作寿命、存储寿命或传感器的到期日期决定。可能影响传感器寿命的因素包括：设计、材料、制造工艺、测量的浓度水平和传感器周围的环境条件。

　　例如，某些消耗氧气或葡萄糖等材料的传感器的使用寿命可能非常短，而其他传感器(通常是温度传感器)的使用寿命超过 10 年。值得注意的是，即使是寿命更长的传感器也可能会随着时间的推移而老化，从而失去灵敏度并因此降低准确性。

　　耐用性对于确保传感器具有成本效益、适合用途和减少漂移的可能性非常重要。虽然漂移(当传感器暴露于会降低其精度的条件时发生)随着时间的推移是不可避免的，但可以通过考虑传感器的环境和耐用性将其最小化。

　　8、输出类型

　　有三种关键输出类型：

　　1) 模拟电压

　　2) 脉宽调制

　　3) 串行数字

　　通常偏好数字信号而不是模拟信号，因为后者往往会受到外部噪声的影响。这会导致输出信号出现错误。此外，由于数字输出与计算机程序的兼容性，它可能被认为更先进。然而，这不会与所有应用程序相关，因为某些数据可以在没有计算机程序的帮助下进行解释。此外，借助模数转换器，可以将模拟传感器的输出转换为数字输出。

　　许多控制传感器使用 4-20 mA 电流回路，其中 4 mA 代表低模拟信号，20 mA 代表高。这通常用于数据传输，因为电流回路对电气噪声不敏感。

　　9、 成本

　　传感器通常在更大的基础设施网络范围内运行。因此，在考虑开发潜力和可扩展性时，传感器的成本是一个重要因素。虽然传感器通常是任何基础设施的重要组成部分，但它们的定价水平必须与其支持的整个项目的财务范围成正比。

　　聚英电子专注于物联网应用产品、工业领域远程测控设备的研发、生产、推广和服务。产品线包括：远程测控RTU、工业远程测控系统、无线IP Modem(DTU)，工业I/O采集模块、GPS终端、无线LORA终端、环境监测/气体/水质传感器、云平台系统等。