現代傳感器的選購與應用指南

　　建設工業物聯網、農業物聯網，需要無數傳感器等智能感知設備，作為應用設備，因此在選購上需要多加慎重。聚英云農總結了傳感器的選購與應用要點。

　　1、根據測量對象與測量環境確定傳感器的類型

　　要進行—個具體的測量工作，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，則需要根據被測量的特點，和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：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，國產還是進口，價格能否承受，還是自行研制。

　　在考慮上述問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。舉例，智慧農業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、風速傳感器、風向傳感器等，結合具體應用農業環境，獲取空氣溫度、空氣濕度、土壤墑情、土壤養分等參數。

　　2、靈敏度選擇

　　通常，在傳感器的線性范圍內，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的廠擾信號。

　　傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器;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。

　　3、頻率響應特性

　　傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。

　　傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結構特性的影響，機械系統的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。

　　在動態測量中，應根據信號的特點(穩態、瞬態、隨機等)響應特性，以免產生過火的誤差。

　　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，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、穩定性

　　傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩定性。影響傳感器長期穩定性的因素除傳感器本身結構外，主要是傳感器的使用環境。因此，要使傳感器具有良好的穩定性，傳感器必須要有較強的環境適應能力。

　　在選擇傳感器之前，應對其使用環境進行調查，并根據具體的使用環境選擇合適的傳感器，或采取適當的措施，減小環境的影響。

　　傳感器的穩定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發生變化。

　　在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩定性要求更嚴格，要能夠經受住長時間的考驗。

　　6、精度

　　精度是傳感器的一個重要的性能指標，關系到整個測量系統測量精度的一個重要環節。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和簡單的傳感器。

　　如果測量目的是定性分析的，選用重復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，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。

　　7、 耐用性

　　在選擇傳感器時，重要的是要考慮與其耐用性相關的因素。需要考慮的問題包括：傳感器的耐用性如何?它會持續很長時間而不需要更換嗎?它能承受惡劣的環境嗎?

　　每個傳感器都有一個有限的壽命，通常由其工作壽命、存儲壽命或傳感器的到期日期決定。可能影響傳感器壽命的因素包括：設計、材料、制造工藝、測量的濃度水平和傳感器周圍的環境條件。

　　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 10 年。值得注意的是，即使是壽命更長的傳感器也可能會隨著時間的推移而老化，從而失去靈敏度并因此降低準確性。

　　耐用性對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(當傳感器暴露于會降低其精度的條件時發生)隨著時間的推移是不可避免的，但可以通過考慮傳感器的環境和耐用性將其最小化。

　　8、輸出類型

　　有三種關鍵輸出類型：

　　1) 模擬電壓

　　2) 脈寬調制

　　3) 串行數字

　　通常偏好數字信號而不是模擬信號，因為后者往往會受到外部噪聲的影響。這會導致輸出信號出現錯誤。此外，由于數字輸出與計算機程序的兼容性，它可能被認為更先進。然而，這不會與所有應用程序相關，因為某些數據可以在沒有計算機程序的幫助下進行解釋。此外，借助模數轉換器，可以將模擬傳感器的輸出轉換為數字輸出。

　　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，20 mA 代表高。這通常用于數據傳輸，因為電流回路對電氣噪聲不敏感。

　　9、 成本

　　傳感器通常在更大的基礎設施網絡范圍內運行。因此，在考慮開發潛力和可擴展性時，傳感器的成本是一個重要因素。雖然傳感器通常是任何基礎設施的重要組成部分，但它們的定價水平必須與其支持的整個項目的財務范圍成正比。

　　聚英電子專注于物聯網應用產品、工業領域遠程測控設備的研發、生產、推廣和服務。產品線包括：遠程測控RTU、工業遠程測控系統、無線IP Modem(DTU)，工業I/O采集模塊、GPS終端、無線LORA終端、環境監測/氣體/水質傳感器、云平臺系統等。