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据不完全统计，全球传感器已有3万种之多

这么多传感器，在设计测量系统之前，如何在海量传感器中选出合适的呢？NI出品了一份《传感器选择指南技术白皮书》，指南中对七种常见的传感器——温度、应变、声音、振动、位移和位置、压力、力进行比较分析，帮您快速选出合适的传感器。

1.温度

最常见的温度测量传感器是热电偶、热敏电阻和RTD。

热电偶

热电偶是最流行的温度传感器，在需要较大温度范围的应用中非常有效。此类传感器价格便宜(1到50美元)，响应时间不足一秒。但是，由于材料属性的影响，其温度精度很难低于1°C。

RTD

RTD几乎和热电偶一样备受欢迎，可以在数年内保持稳定的温度读数。与热电偶相比，RTD的温度范围较小(-200至500°C)、需要电流激励且响应速度较慢(2.5至10秒)。RTD主要用于非时间关键型应用中的精确温度测量(±1.9%)。RTD的价格在25美元到1000美元之间。热敏电阻与前面的传感器相比，热敏电阻具有更小的温度范围(-90到130 °C)。其精度最高(±.05 °C)，但不如热电偶或RTD坚固耐用。

热敏电阻

与RTD一样需要进行激励；但是，热敏电阻需要的是电压激励而不是电流激励。一般来说，热敏电阻的价格在2美元到10美元之间。

2.应变

应变通常通过电阻应变计进行测量。这些扁平的电阻器通常会连接到一个预计会发生屈伸或弯曲的表面，例如飞机机翼。应变计可以测量非常小的表面扭曲、弯曲和拉伸。将多个电阻式应变计连接在一起可以形成一个电桥。

使用的应变计越多，测量的敏感度就越高。例如，您可以使用最多四个有源应变计构建一个采用全桥配置的惠斯通电桥电路。您也可以选择使用半桥(两个有源应变计)和1/4桥(一个有源应变计)配置。所使用的有源应变计越多，读数的准确度就越高。表2突出显示了不同电桥的优点和缺点。

应变计需要电流或电压激励，并且容易受温度漂移、弯曲应变和轴向应变的影响，如果不使用额外的电阻式应变计，就可能会产生错误的读数。常见的应变计安装方法见表2（见完整版文档）。

・轴向桥可测量材料的两侧拉伸或拉开。

・弯曲桥在材料的一侧测量拉伸，在另一侧测量收缩。

・扭转和剪切桥可测量材料的扭曲。

3.声音

麦克风可测量声音。在选择传感器时，有多种类型的麦克风可供考虑。

电容式麦克风

电容式麦克风是最常见的麦克风，它可以是预极化的(也就是说麦克风内包含电源)，也可以是外部极化的。外部极化电容式麦克风需要额外的电源，成本更高。在潮湿的环境中，电源组件可能会损坏，因此最好使用预极化麦克风；在高温环境中，最好使用外部极化电容式麦克风。

压电式麦克风

强大的压电式麦克风适用于冲击和爆炸压力测量应用。此类耐用的麦克风可以测量高振幅(分贝)的压力范围。缺点是噪音水平较高。

动态/磁性麦克风

除了压电式麦克风，动态或磁性麦克风也可在恶劣环境中使用。它们依靠运动来对电荷进行磁感应，具备较强的耐水性，但显然，此类麦克风在高磁性环境中并不是很实用。

4.振动

压电式陶瓷传感器或加速度计在测量振动或加速度时，最常使用的是压电式陶瓷传感器或加速度计。

区分振动传感器的三个主要因素：固有频率、阻尼系数和比例因子。比例因子代表了输出与加速度输入之间的关系，与灵敏度有关。固有频率和阻尼系数则共同决定了振动传感器的准确度。在一个由弹簧及其所连接的固定块组成的系统中，如果将固定块拉离平衡点，然后释放，固定块将在平衡点的两侧来回振动，直至停止。使固定块最终停止运动的摩擦力取决于阻尼系数，固定块前后振动的速率则为固有频率。

压电式陶瓷振动传感器的用途非常广泛，因此是最常用的传感器。此类振动传感器可用于冲击测量(爆炸和故障测试)、高频测量和慢速低频振动测量。它们具有高于平均值的固有频率。但是，这种传感器的输出通常在毫伏范围内，而且需要使用输入阻抗较高的低噪探测器来解释压电晶体的电压。

接近式探头和LVDT

接近式探头与LVDT类似：二者均局限于稳态加速度或低频振动测量；但是，LVDT振动传感器的固有频率略高，这意味着它可以处理/检测更剧烈的振动。接近式探头只是一个由弹簧和固定块组成的简单系统，固定在电位器动臂上。

5.位置&位移选择

位置传感器时的驱动因素包括激励、滤波、环境，以及测量距离的条件是直线方向上无遮挡物还是直接的物理连接。虽然我们应尽量选用契合需求的传感器，但实际上并没有万能的传感器类型，正如压力和力的测量一样。由于位置传感器的发展已经较为成熟，因此偏好和应用这两个因素都会影响此决策。

此处，还有霍尔效应传感器、电位器、光电编码器等的详细介绍，见完整版传感器选择指南技术白皮书。

6.压力

压力的大小是相对而言的，这一点和温度类似。房间里可能很热，但是房间里的温度和太阳表面的温度相比根本不算什么。对于压力而言，比较是测量的基础。

7.力

关键词:传感器 选择指南 测量传感器

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来 源：NI

编辑：清风

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