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　　1、前言
　　
　　利用傳感器感知、采集各種信息，其質(zhì)量和技術(shù)水平既影響傳感器的選擇和使用，更直接決定系統(tǒng)的功能和質(zhì)量，因而正確評(píng)價(jià)傳感器的質(zhì)量尤為關(guān)鍵。同時(shí)，因?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)又是一門依檢測(cè)對(duì)象不同而技術(shù)各異的獨(dú)立、專門的技術(shù)，所以傳感器品種繁多，涉及的技術(shù)廣泛，要全面評(píng)價(jià)傳感器的質(zhì)量好壞也比較困難。針對(duì)這一問(wèn)題，筆者進(jìn)行了探討和歸納，以期給出較為合理的傳感器質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，并指導(dǎo)傳感器的選擇和使用。
　　
　　2、傳感器的性能指標(biāo)
　　
　　傳感器的性能指標(biāo)包含的內(nèi)容很多，可以概括為基本參數(shù)指標(biāo)、環(huán)境參數(shù)指標(biāo)、可靠性指標(biāo)和其它指標(biāo)四大類。具體如下：
　　
　　2.1 基本參數(shù)指標(biāo)
　　
　?。?）量程指標(biāo)：量程范圍、過(guò)載能力等。
　　
　　（2）靈敏度指標(biāo)：靈敏度、滿量程輸出、分辨力、輸入輸出阻抗等。
　　
　?。?）精度方面的指標(biāo)：精度（誤差）、重復(fù)性、線性、滯后、靈敏度誤差、閾值、穩(wěn)定性、漂移等。
　　
　?。?）動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)：固有頻率、阻尼系數(shù)、頻響范圍、頻率特性、時(shí)間常數(shù)、上升時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間、過(guò)沖量、衰減率、穩(wěn)態(tài)誤差、臨界速度、臨界頻率等。
　　
　　2.2 環(huán)境參數(shù)指標(biāo)
　　
　?。?）溫度指標(biāo)：工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、靈敏度溫度系數(shù)、熱滯后等。
　　
　　（2）抗沖振指標(biāo)：各向沖振容許頻率、振幅值、加速度、沖振引起的誤差等。
　　
　?。?）其它環(huán)境參數(shù)：抗潮濕、抗介質(zhì)腐蝕、抗電磁場(chǎng)*力等。
　　
　　2.3 可靠性指標(biāo)
　　
　　工作壽命、可靠度、平均*時(shí)間、保險(xiǎn)期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓、反抗非弧性能等。
　　
　　2.4 其它指標(biāo)
　　
　　（1）使用方面：供電方式（直流、交流、頻率、波形等）、電壓幅度與穩(wěn)定度、功耗、各項(xiàng)分布參數(shù)等。
　　
　?。?）結(jié)構(gòu)方面：外形尺寸、重量、外殼、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。
　　
　?。?）安裝連接方面：安裝方式、饋線、電纜等。
　　
　　3、傳感器質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法
　　
　　傳感器的性能指標(biāo)可以在一定程度上表征傳感器的質(zhì)量。因此評(píng)價(jià)傳感器的質(zhì)量好壞，離不開其性能指標(biāo)。同時(shí)由于每種傳感器都有具體的結(jié)構(gòu)、功能和適用場(chǎng)合，所以傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)必須與傳感器的應(yīng)用相結(jié)合來(lái)綜合考慮。
　　
　　對(duì)傳感器進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)：
　　
　　一、傳感器作為測(cè)量與控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，通常都必須具有快速、準(zhǔn)確、可靠而又經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換的基本要求。即：
　　
　　1）．足夠的容量——傳感器的工作范圍或量程足夠大，具有一定的過(guò)載能力。
　　
　　2）．與測(cè)量或控制系統(tǒng)匹配性好，轉(zhuǎn)換靈敏度高——傳感器的輸入與被測(cè)輸入成確定（線性）關(guān)系，且比值大。
　　
　　3）．精度適當(dāng)，穩(wěn)定性高——傳感器的靜態(tài)響應(yīng)與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確度能滿足要求，且長(zhǎng)期穩(wěn)定。
　　
　　4）．反應(yīng)速度快，工作穩(wěn)定性好。
　　
　　5）．適用性與適應(yīng)性強(qiáng)——動(dòng)作能量小，對(duì)被測(cè)對(duì)象狀態(tài)影響小，內(nèi)部噪聲小而又不宜受外界干擾的影響，使用安全。
　　
　　6）．使用經(jīng)濟(jì)——成本低，壽命長(zhǎng)。且易于使用、維修和校準(zhǔn)。
　　
　　這些傳感器使用的基本要求，在對(duì)傳感器進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)予以重點(diǎn)考核。
　　
　　二、對(duì)所使用的傳感器，必須根據(jù)使用目的、使用環(huán)境、被測(cè)對(duì)象情況、精度要求和信號(hào)處理等具體條件來(lái)選擇和評(píng)價(jià)。比如冶金工業(yè)中應(yīng)用的傳感器，其環(huán)境條件十分惡劣。因此，需要這類傳感器具有耐高溫、防潮、耐振動(dòng)、抗干擾和高可靠等特點(diǎn)，可以說(shuō)對(duì)這方面的質(zhì)量要求非常高。在“冶金工業(yè)應(yīng)用”這一特定場(chǎng)合中，某種傳感器首先只有在這里能用，然后才能談及評(píng)價(jià)其質(zhì)量好壞。
　　
　　三、一般對(duì)于高精度傳感器，有關(guān)動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性方面的性能指標(biāo)對(duì)其質(zhì)量評(píng)價(jià)很關(guān)鍵。因?yàn)槭褂脮r(shí)要求高精度傳感器必須具有良好的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，才能完成對(duì)信號(hào)無(wú)失真的轉(zhuǎn)換。
　　
　　基于上述考慮，對(duì)傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)既要全面，又要使之具有指導(dǎo)傳感器選擇和使用的實(shí)際意義。所以，傳感器質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要方法就是羅列若干性能指標(biāo)（包括基本參數(shù)、比較重要的環(huán)境參數(shù)指標(biāo)、長(zhǎng)期穩(wěn)定性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)），并結(jié)合傳感器的具體應(yīng)用來(lái)分析，進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。這種方法同時(shí)也可以作為檢驗(yàn)、選擇和使用傳感器的依據(jù)。在這里值得強(qiáng)調(diào)的是，長(zhǎng)期穩(wěn)定性指標(biāo)和可靠性指標(biāo)與傳感器的使用條件等多種因素密切相關(guān)。合理選型及正確使用是保證傳感器穩(wěn)定、可靠工作的前提。傳感器的生產(chǎn)廠家一般在產(chǎn)品手冊(cè)中給出傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用范圍及主要特點(diǎn)，以體現(xiàn)傳感器眾多的性能指標(biāo)。這可以幫助用戶根據(jù)自己的需要合理地選擇產(chǎn)品，也是傳感器質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要依據(jù)。
　　
　　下面以GXW系列非接觸式光纖測(cè)溫傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)為例來(lái)具體說(shuō)明。
　　
　　主要技術(shù)指標(biāo)：
　　
　?。?）測(cè)溫范圍400～2500~C（分段）
　　
　　（2）誤差±0．5％
　　
　?。?）分辨率0．5℃
　　
　　（4）響應(yīng)時(shí)間1ms
　　
　?。?）zui小檢測(cè)直徑Φ6／280mm
　　
　?。?）目標(biāo)距離0．2～10m
　　
　?。?）模擬輸出0～5VDC（4～20mA、0～10mA）
　　
　?。?）工作電源±12～±15VDC（3～30VDC、24VDC可選）
　　
　　（9）環(huán)境溫度光纖探頭0～150℃
　　
　?。?0）光纖長(zhǎng)度1．5m（3m、5m、10m可選）
　　
　　應(yīng)用范圍：
　　
　　粉末冶金、冶煉、鑄造、熱軋、鍛件、玻璃、陶瓷生產(chǎn)、中高頻感應(yīng)加熱、焊接、熱處理行業(yè)。
　　
　　主要特點(diǎn)：
　　
　?。?）高精度、快速響應(yīng)。
　　
　?。?）采用光纖傳感技術(shù)和輻射測(cè)溫原理進(jìn)行非接觸式測(cè)溫，確保產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間*工作，使用壽命為高溫?zé)犭娕嫉纳习俦丁?br />　　
　?。?）價(jià)格低，價(jià)格相當(dāng)于一支高溫?zé)犭娕嫉膬r(jià)格。
　　
　?。?）特別適用于高溫、高壓、熱風(fēng)、結(jié)晶、腐蝕、煙霧和強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境工作。
　　
　　結(jié)合給出的性能參數(shù)，同時(shí)對(duì)光纖測(cè)溫傳感器所采用的光纖傳感技術(shù)和輻射測(cè)溫原理進(jìn)行分析，能夠得出：同熱電偶、熱敏電阻等測(cè)溫傳感器相比，該光纖測(cè)溫傳感器具有高精度、快速響應(yīng)、壽命長(zhǎng)（一般高溫?zé)犭娕级际且淮涡缘模?、可工作于惡劣環(huán)境等突出特點(diǎn)。
　　
　　通過(guò)傳感器的性能參數(shù)及分析比較，可以評(píng)價(jià)此種光纖傳感器具有優(yōu)良的性能，質(zhì)量很好，優(yōu)于一般的熱電偶、熱敏電阻等測(cè)溫元件。可見，這種通過(guò)羅列、對(duì)比傳感器的性能指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)傳感器質(zhì)量的方法用于單純地比較、評(píng)價(jià)同類功能的傳感器的質(zhì)量還是可以的。但僅僅依據(jù)傳感器的性能指標(biāo)，對(duì)傳感器進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，來(lái)判斷傳感器好壞的做法是不夠全面的。由此所評(píng)價(jià)出的質(zhì)量好的傳感器，并不一定就適合我們的測(cè)量要求，關(guān)鍵在于傳感器的使用場(chǎng)合是否合適。同樣是溫度測(cè)量，前面提到的光纖傳感器質(zhì)量很好，但熱電偶、熱敏電阻測(cè)溫也各有千秋。熱電偶的特點(diǎn)是測(cè)量范圍寬、響應(yīng)速度快（幾秒-幾十秒）、準(zhǔn)確度高和可遠(yuǎn)距離傳輸。熱敏電阻zui大的特點(diǎn)是溫度系數(shù)大，適合微小溫度測(cè)量場(chǎng)合使用，價(jià)格便宜，特別適合在常溫范圍中使用。
　　
　　總之，測(cè)量工作的目的是利用傳感器來(lái)準(zhǔn)確地獲取信息，因此，傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)只有與應(yīng)用相結(jié)合，才更為全面、合理，對(duì)傳感器的選擇和使用才具有指導(dǎo)意義。
　　
　　需要指出的是，為了在一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上對(duì)傳感器進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，所評(píng)價(jià)的傳感器應(yīng)符合下列條件：
　　
　　1．必須是按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。
　　
　　2．生產(chǎn)過(guò)程必須穩(wěn)定，應(yīng)通過(guò)IS09000質(zhì)量體系認(rèn)證
　　
　　3．必須是批量生產(chǎn)、廣泛使用的。
　　
　　4．實(shí)驗(yàn)室研制性階段的產(chǎn)品不能列入評(píng)價(jià)范
　　
　　5．軍用、以及特殊用途的傳感器不能列入評(píng)價(jià)范圍。
　　
　　4、未來(lái)對(duì)傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法提出了新的要求
　　
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)傳感器的質(zhì)量要求越來(lái)越高。今后傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)是智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、多功能、低功耗、無(wú)線傳輸、便攜式，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，并加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。國(guó)內(nèi)重點(diǎn)研發(fā)的傳感器技術(shù)包括：微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）、汽車傳感器、環(huán)保傳感器、工業(yè)過(guò)程控制傳感器、醫(yī)療衛(wèi)生與食品監(jiān)測(cè)傳感器和新型敏感材料。所以未來(lái)傳感器的性能將發(fā)生很大變化，在進(jìn)行傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，勢(shì)必會(huì)增添許多新的內(nèi)容。諸如，微型傳感器的尺寸對(duì)測(cè)量的要求，如何從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)角度評(píng)價(jià)面向網(wǎng)絡(luò)的智能型傳感器等。這些對(duì)傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法同樣也提出了新的要求，除考慮傳感器的性能指標(biāo)和應(yīng)用外，還應(yīng)該從更廣闊的范圍來(lái)評(píng)價(jià)傳感器的質(zhì)量。未來(lái)的傳感器質(zhì)量評(píng)價(jià)方法尚有待繼續(xù)研究和探索。
　　
　　這里僅討論應(yīng)用的工業(yè)過(guò)程控制傳感器。未來(lái)工業(yè)過(guò)程控制傳感器重點(diǎn)開發(fā)新型壓力、溫度、流量、距離等智能化傳感器、工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)接口和具有協(xié)議功能的傳感器。對(duì)其要求如下：
　　
　?。?）擴(kuò)展測(cè)量范圍，例如工業(yè)測(cè)溫范圍一般在-200～3000℃，而今后要求測(cè)量超高溫和超低溫，尤其是液化氣體的超低溫測(cè)量更為迫切。10K以下溫度測(cè)量是研究重點(diǎn)。
　　
　?。?）提高測(cè)量準(zhǔn)確度，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展對(duì)傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確度提出了很高的要求。
　　
　　（3）擴(kuò)大檢測(cè)對(duì)象，傳統(tǒng)工業(yè)和新興工業(yè)面臨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，為實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)，保證質(zhì)量降低消耗，過(guò)程控制的對(duì)象越來(lái)越多，因此需要不斷增加采集信息的傳感器種類。
　　
　?。?）提高可靠性，目前傳感器存在的zui大問(wèn)題是可靠性問(wèn)題，必須采用*的技術(shù)提高傳感器的可靠性。
　　
　　可見，測(cè)量范圍、測(cè)量準(zhǔn)確度、多功能和可靠性仍是未來(lái)傳感器研究和質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。
　　
　　5、結(jié)論
　　
　　對(duì)傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)，除比較性能指標(biāo)外，必須堅(jiān)持傳感器的質(zhì)量評(píng)價(jià)與應(yīng)用相結(jié)合的原則，即結(jié)合一定的測(cè)量目的、使用場(chǎng)合來(lái)考慮。隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器質(zhì)量評(píng)價(jià)的內(nèi)容要更新，方法要發(fā)展，這樣才能全面、客觀地評(píng)價(jià)傳感器的質(zhì)量，為選擇和使用傳感器提供指導(dǎo)和幫助，使傳感器能更好地發(fā)揮作用。