选用传感器是要注意哪些原则？

传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域

选用传感器时需要遵循一系列综合原则，以确保传感器在实际应用中能可靠、准确、经济地工作，并满足系统要求。以下是主要的原则：

测量要求与准确性原则：
- 量程： 传感器的量程必须覆盖被测物理量的预期变化范围，并留有一定的安全裕量（过载能力），以避免超量程损坏或测量失准。
- 精度： 传感器需要达到的测量精度等级必须满足系统需求。精度（包括线性度、迟滞、重复性等误差）并非越高越好，选择够用即可，因为高精度通常意味着高成本。
- 分辨率： 传感器能检测到的被测物理量的最小变化量应满足要求。
- 灵敏度： 输出信号变化相对于输入量变化的比值。需要足够高的灵敏度来准确反映微小的输入变化，但过高也可能放大噪声。
- 响应时间： 传感器输出跟随输入量变化的速度或时间常数必须满足动态测量需求。对于快速变化的量（如振动、冲击），需要足够快的响应时间。
环境适应性原则：
- 工作温度范围： 传感器必须能在应用环境的温度范围内正常工作且保持标定精度。要考虑极端高温或低温的影响。
- 环境介质兼容性： 传感器的材料必须与被测介质及周围环境（气体、液体、化学物质、粉尘、油污等）兼容，避免腐蚀、污染、堵塞或性能退化。例如在食品、医药或腐蚀性环境中的特殊要求。
- 防护等级： 根据环境中的粉尘和水/湿气情况（如户外、溅水、水下），选择符合要求防护等级的传感器。
- 机械应力： 考虑环境中的振动、冲击、压力等，选择具有足够机械强度和抗冲击能力的传感器。
- 电磁兼容性： 在强电磁干扰环境中，传感器需具备良好的抗干扰能力。同时也应考虑传感器输出是否会对其他设备产生干扰。
稳定性、可靠性与寿命原则：
- 稳定性： 传感器在长时间工作后，其性能参数（零点、灵敏度、精度等）的变化（漂移）应很小。
- 重复性： 在相同输入、相同条件下，多次测量的输出值应具有高度的一致性。
- 可靠性与寿命： 传感器应具备高可靠性和满足使用要求的寿命。考虑平均无故障工作时间或在恶劣条件下长期稳定工作的能力。重要系统或不易更换的场合对可靠性和寿命要求更高。
- 漂移特性： 了解长时间工作后由于老化、温度等因素引起的性能缓慢变化（零点漂移、灵敏度漂移）。
输出与接口兼容性原则：
- 输出信号类型： 传感器输出信号（模拟量如电压、电流；数字量如 PWM、I2C, SPI, UART, CAN；开关量等）必须与后续处理系统的输入接口相匹配。
- 信号电平与阻抗： 输出信号的电平范围、阻抗应与后续电路的输入要求一致，避免负载效应或失真。
- 数字通信协议： 对于数字输出传感器，需明确支持的通信协议（Modbus, CANopen, PROFIBUS等）是否与系统兼容。
电源供应原则：
- 工作电压范围： 传感器必须在可提供的电源电压范围内正常工作。
- 功耗： 尤其是在电池供电或低功耗设备中，传感器的功耗大小至关重要。需考虑工作模式和休眠模式下的能耗。
- 电源需求复杂性： 有些传感器需要复杂的激励电源或偏置电压，需要评估电源系统的复杂度和成本。
尺寸、安装与机械接口原则：
- 物理尺寸： 传感器的外形尺寸和安装空间必须满足应用中的空间限制。
- 安装方式： 传感器的机械接口和安装方式应简便可靠。考虑安装螺纹、法兰、卡箍、支架等。
- 安装位置可及性： 确保传感器能安装在可有效感测目标物理量的位置。
成本效益原则：
- 采购成本： 在满足性能要求的前提下，选择具有良好性价比的传感器。
- 总体拥有成本： 不仅考虑采购价格，还需评估安装成本、维护成本（如定期校准）、校准成本、可能的停工损失等。高可靠性往往能降低总体成本。
特殊要求原则：
- 安全认证： 在特定行业（如医疗、防爆、汽车、航空航天、食品），必须符合相关的安全标准或行业法规认证。
- 法规遵从性： 满足可能涉及的环保、材料限制等法规。
- 过载保护： 传感器是否内置过载保护机制以防意外损坏。