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改善传感器性能的技术途径

我爱方案网| 传感器,改善传感器性能,传感器性能| 2011-03-25
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中心议题:
    * 传感器噪声及其减小措施

    * 改善传感器性能的技术途径
解决方案:
    * 结构、材料与参数的合理选择
    * 稳定性处理
    * 屏蔽、隔离与干扰抑制
    * 补偿与校正

一.传感器噪声及其减小措施

传感器噪声是指除了被测信号之外在传感器中出现的一切不需要的信号。它可由传感器内部产生,也可从外部随信号传递而混入。一般而言,噪声是呈不规则的变化,单交流噪声这样的周期性的波动,广义上也是噪声。

传感器内部产生的噪声包括敏感元件,转换元件和转换电路元件等产生的噪声以及电源产生的噪声。例如光电真空管放射不规则电子,半导体载流子扩散等产生的噪声。降低元件的温度可减小热噪声,对电源变压器采用静电屏蔽可减小交流脉动噪声等。

从外部混入传感器的躁声,按其产生原因可分为机械噪声(如振动,冲击)、音响噪声、热噪声(如因热辐射使元件相对位移或性能变化)、电磁噪声和化学噪声等。对振动等机械噪声可采用防振台或将传感器固定在质量很大的基础台上加以抑制;而消除音响噪声的有效办法是把传感器用隔音器材围上或放在真空容器里;消除电磁噪声的有效办法是屏蔽和接地或使传感器远离电源线,或使输出线屏蔽,输出线绞拧在一起等。

二.改善传感器性能的技术途径

Ⅰ.结构、材料与参数的合理选择

根据实际的需要和可能,合理选择材料、结构设计传感器,确保主要指标,放弃对次要指标的要求,以求得到高的性价比,同时满足使用要求,即使对于主要的参数也不能盲目追求高指标。

Ⅱ.差动技术

差动技术是非常有效的一种方法,如电阻应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器中都应用了差动技术,不仅减小了非线性,而且灵敏度提高了一倍,抵消了共模误差。

Ⅲ.平均技术

常用的平均技术有误差平均效应和数据平均处理。常用的多点测量方案与多次采样平均就是这样的例子。

Ⅳ.稳定性处理

造成传感器性能不稳定的原因是:随着时间的推移或环境条件的变化,构成传感器的各种材料与元器件性能将发生变化。为了提高传感器性能的稳定性,应该对材料、元器件或传感器整体进行必要的稳定性处理。使用传感器时,如果测量要求较高,必要时也应对附加的调整元件、后接电路的关键元器件进行老化处理。

Ⅴ.屏蔽、隔离与干扰抑制

屏蔽、隔离与干扰抑制可以有效削弱或消除外界影响因素对传感器的作用。如对于电磁干扰,可以采取屏蔽、隔离措施,也可以用滤波等方法抑制。

Ⅶ.零示法、微差法与闭环技术

这些传感器可供设计或应用传感器时,用以消除或削弱系统误差。

Ⅷ.补偿与校正

补偿与校正可以利用电子技术通过线路(硬件)来解决;也可以采用微型计算机通过软件来实现。
Ⅸ.集成化、智能化与信息融合
集成化、智能化与信息融合将大大扩大传感器的功能,改善传感器的性能,提高性价比。

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