老王大講堂（序）：連接一切的不是微信，而是傳感器

　　2、傳感器的技術指標：

　　實際的物聯網系統中，需要對各種參數進行檢測和控制，而要達到比較優良的控制性能，則必須要求傳感器能夠實時感知被測量量的變化，并不失真地將其轉換為相應的電量，這種要求主要取決于傳感器的基本特性，通常把傳感器的特性分為兩種：靜態特性和動態特性。

　　1) 傳感器的靜態特性

　　靜態特性是指輸入不隨時間而變化的特性，它表示傳感器在被測量量處于穩定狀態下輸入輸出的關系。

　　我們肯定特別希望傳感器的輸入與輸出成唯一的對應關系，而且最好呈線性關系，但現實沒有這么美好，一般情況下，輸入輸出不會完全符合所要求的線性關系，因傳感器本身存在著遲滯、蠕變、摩擦等各種因素，以及受外界條件的各種影響。傳感器靜態特性的主要指標有：線性度、靈敏度、重復性、遲滯、分辨率、漂移、穩定性等，這些技術參數決定著傳感器的合理選型，之后會做詳細介紹。

　　2) 傳感器的動態特性

　　動態特性是指輸入隨時間而變化的特性，它表示傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性。

　　也很多傳感器要在動態條件下測量，被測量量可能以各種形式隨時間變化。只要輸入量是時間的函數，則其輸出量也將是時間的函數，其關系要用動特性來說明。設計傳感器時，要根據其動態性能要求和使用條件來選擇合理的方案以及確定合適的參數;使用傳感器時，要根據其動態特性和使用條件確定合適的使用方法，同時要對給定條件下的傳感器動態誤差進行估計。總的來說，傳感器的動態特性取決于傳感器本身，也與被測量的形式有關。

　　傳感器選用哪家強?

　　當進行一個具體的測量工作時，我們首先要考慮采用何種傳感器，這自然需要分析多方面的因素之后。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，要根據被測量量的特點和傳感器的使用條件考慮一些具體問題：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，抑或是自行研制等諸如此類。

　　考慮上述問題之后一般就能確定選用何種類型的傳感器，之后再考慮的就是傳感器的具體性能指標。

　　1. 靈敏度的選擇

　　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，對應的輸出信號的值才更大，有利于信號處理。還有一點需要注意，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干擾信號。

　　此外，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較小的傳感器;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。

　　2. 頻率響應特性

　　傳感器的頻率響應特性決定了被測量量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內保持不失真。實際上傳感器的響應總有一定的延遲，我們希望延遲時間越短越好。傳感器的頻率響應越高，可測的信號頻率范圍就越寬。

　　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，以免產生過大的誤差。

　　3. 線性范圍

　　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。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，我們首先要看其量程是否滿足要求。

　　但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。

　　4. 穩定性

　　傳感器使用一段時間后，其性能保持不變的能力稱為穩定性。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。

　　5. 精度

　　精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是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的。

　　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，自制傳感器的性能要能滿足使用要求。