1.传感器的特性

传感器所测量的物理量经常会发生各种各样的变动，如测量某辆车辆的加速度，其在一段时间内可能十分稳定，而在另一段时间内可能有缓慢起伏变化。如何反映被测物理量的变动性，这就需要通过传感器的特性来体现。传感器的特性主要是指输出与输入之间的关系，有静态特性和动态特性之分。

传感器的静态特性是指在被测量处于稳定状态时，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为此时输入量和输出量都和时间无关，所以传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作为横坐标，把与其对应的输出量作为纵坐标而画出的特性曲线来描述。一般情况下，静态特性呈现非线性关系，但在工程应用中，人们则希望其尽可能呈线性。

衡量传感器静态特性的重要参数指标有量程、线性度、灵敏度、重复性、迟滞、分辨力和漂移。

（1）量程

在允许误差限内，用测量上限（即传感器所能测量的最大被测量的数值）和测量下限（即传感器所能测量的最小被测量的数值）表示的测量区间称为测量范围。量程即测量上限和测量下限的代数差。如一个力传感器的测量范围为0～5N，则其量程为5N。

（2）线性度

线性度指传感器输出随输入变化的线性程度，它用输出量与输入量的实际关系曲线偏离直线的程度来表示。在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度或非线性误差。

实际应用中，几乎所有的传感器都存在非线性，因此在使用时必须对传感器输出特性进行线性处理。

（3）灵敏度

灵敏度是指传感器在稳态时输出量和输入量之比，或输出量的增量和输入量的增量之比。线性传感器的灵敏度为一常数，而非线性传感器的灵敏度是随输入变化的量。

（4）重复性

重复性是指传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动所得特性曲线的不一致程度。对于传感器而言，多次按相同输入条件测试的输出特性曲线越重合，说明其重复性越好，误差也越小。传感器输出特性产生重复性误差的原因主要是由传感器内物理或化学缺陷引起的，如材料内摩擦、间隙、积尘、电路老化等。

（5）迟滞

迟滞特性是指传感器在相同的工作条件下，正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输出—输入曲线的不重合度。迟滞特性是由传感器材料固有特性和机械上的不可避免的缺陷等原因产生的。

（6）分辨力

传感器在规定的测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量称为分辨力。

分辨力用绝对值表示，用与满量程的百分数表示。

（7）漂移

传感器的漂移是指在外界干扰下，输出量发生与输入量无关、不需要的变化。漂移包括零点漂移和温度漂移。

零点漂移指传感器无输入时，输出值随时间而偏移，偏移零值的变化量。温度漂移表示温度变化时，传感器输出值的漂移程度，通常以变化温度1℃时，输出最大偏差与满量程值之比表示。

动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。研究动态特性的标准输入形式有三种，即正弦、阶跃和线性，最常用为阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。(www.daowen.com)

2.传感器的选型

现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定。测量是否成功，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。

目前，传感器的选型标准有以下几个方面。

（1）根据测量对象与测量环境确定传感器的类型

要进行一个具体的测量工作，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，有线还是非接触测量；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。

（2）灵敏度

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干扰信号。

传感器的灵敏度是有方向性的。如果被测量是单向量，而且对其方向性要求较高，则应选择其他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）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。

但实际上，任何传感器都不能保证绝对的线性，其线性度也是相对的。当所要求测量精度比较低时，在一定的范围内，可将非线性误差较小的传感器近似看作线性的，这会给测量带来极大的方便。

（4）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。

（5）精度

精度是传感器的一个重要的性能指标，它是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性价比高和简单的传感器。

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，就需选用准确度等级能满足要求的传感器。