伴隨著信息時(shí)代的到來(lái)，傳感器已成為人類(lèi)獲取自然、生產(chǎn)領(lǐng)域信息的主要方式。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，傳感器是一個(gè)重要的組成部分，它通過(guò)各種傳感器對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使其處于正?；蜃罴褷顟B(tài)，使產(chǎn)品達(dá)到最佳品質(zhì)。參數(shù)指標(biāo)包括靈敏度、分辨率、精度等，但很多人都不是很清楚這三個(gè)參數(shù)的區(qū)別，導(dǎo)致使用時(shí)出現(xiàn)大大小小的問(wèn)題。傳感器在預(yù)測(cè)和預(yù)防眾多潛在過(guò)程中也起著舉足輕重的作用，從而滿足了許多工業(yè)傳感應(yīng)用的需求。本文就傳感器的靈敏度、分辨率和精度三者的區(qū)別，以及傳感器選型來(lái)做介紹。
傳感器的靈敏度、分辨率、精度的區(qū)別
靈敏度
靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對(duì)輸入量變化△x的比值，即輸出、輸入量的量綱之比。
傳感器靈敏度是輸出——輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間呈線性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。
分辨率
分辨率是指?jìng)鞲衅骺筛惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨率時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。
分辨率通常理解為A／D轉(zhuǎn)換精度或能感知的最小變化而精度通常指：A／D、傳感電路其它因素等綜合因素，誤差除以顯示所得的百分比。數(shù)字式儀表通常決定于A／D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)精度是傳感器重復(fù)測(cè)量同一標(biāo)準(zhǔn)值的最大百分誤差，是校準(zhǔn)后衡量準(zhǔn)確程度的指標(biāo)分辨率要優(yōu)于精度幾倍。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負(fù)相關(guān)性。
精度
精度是指在真值附近正負(fù)三倍標(biāo)準(zhǔn)差的值與量程之比，是指測(cè)量值與真值的最大差異；分辨率——是指引起示值改變的最小測(cè)量值；應(yīng)與靈敏系數(shù)分開(kāi)（靈敏系數(shù)——指輸出與輸入之比） 。
一般的國(guó)產(chǎn)溫度傳感器的精度分A、B兩個(gè)級(jí)別，國(guó)標(biāo)規(guī)定如下：根據(jù)傳感器的輸出值與所測(cè)量的溫度的真值的差來(lái)劃分，A級(jí)：不大于±（0．15℃＋0．002＊傳感器量程）；B級(jí)：不大于±（0．30℃＋0．005＊傳感器量程）。所以，如果要求測(cè)量精度較高，應(yīng)該選用量程較小的傳感器。分辨率，“通常決定于A／D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)”，或看其輸出值的最后一位。
傳感器的選型要素
自動(dòng)化領(lǐng)域傳感器分類(lèi)：
①壓力傳感器
工業(yè)自動(dòng)化中使用的主要壓力傳感器包括壓力傳感器和真空傳感器。
壓力傳感器的應(yīng)用：用于在給定位置測(cè)量低于大氣壓的壓力；用于氣象儀器，飛機(jī)，車(chē)輛和其他已實(shí)現(xiàn)壓力功能的機(jī)械；用于系統(tǒng)中以測(cè)量其他變量，例如流體/氣體流量，速度，水位和高度。
②溫度傳感器
自動(dòng)化中使用的主要溫度傳感器包括數(shù)字溫度傳感器和溫濕度傳感器。
溫度傳感器的應(yīng)用：連續(xù)測(cè)量空氣，土壤或水中的溫度；用于復(fù)雜工業(yè)應(yīng)用中的測(cè)量；用于在惡劣的工作條件下進(jìn)行測(cè)量。
③MEMS傳感器（微機(jī)電系統(tǒng)）
工業(yè)自動(dòng)化中使用的重要傳感器是加速度和運(yùn)動(dòng)MEMS.
MEMS傳感器應(yīng)用范圍廣泛，從工業(yè)，娛樂(lè)，體育到教育。例如，觸發(fā)安全氣囊展開(kāi)或監(jiān)視核反應(yīng)堆。以及用于測(cè)量靜態(tài)加速度（重力），物體傾斜，飛機(jī)中的動(dòng)態(tài)加速度，對(duì)汽車(chē)中物體的震動(dòng)，還有手機(jī)，洗衣機(jī)或電腦的振動(dòng)。還有用于檢測(cè)運(yùn)動(dòng)等等。
④扭矩傳感器
工業(yè)自動(dòng)化中使用的重要傳感器包括旋轉(zhuǎn)扭矩和扭矩傳感器。
扭矩傳感器的應(yīng)用：用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)速度和維護(hù)必要性；用于測(cè)量質(zhì)量和質(zhì)量慣性矩；從準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的角度來(lái)看要計(jì)算的扭矩量；用于測(cè)量最高旋轉(zhuǎn)速度，振蕩扭矩。
⑤磁性開(kāi)關(guān)
磁性開(kāi)關(guān)是氣缸用傳感器的一個(gè)專(zhuān)用稱(chēng)呼，主要應(yīng)用于檢測(cè)氣缸活塞位置。通常，都由氣缸供應(yīng)商根據(jù)客戶(hù)使用情況配套提供。氣缸用磁性開(kāi)關(guān)，可用于設(shè)備提速，氣缸運(yùn)動(dòng)完成，磁性開(kāi)關(guān)感應(yīng)到，馬上進(jìn)行下一步工作。一個(gè)氣缸一般配備兩個(gè)磁性開(kāi)關(guān)，當(dāng)然也有配一個(gè)磁性開(kāi)關(guān)的情況。
另外一個(gè)需要特別關(guān)注的地方是氣缸不一定就配置磁性開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)位置，如果氣缸本體在比較狹窄的位置，設(shè)置磁性開(kāi)關(guān)不易于調(diào)節(jié)，則需將感應(yīng)點(diǎn)引出，由槽型開(kāi)關(guān)來(lái)感應(yīng)氣缸的動(dòng)作。
⑥接近開(kāi)關(guān)
接近開(kāi)關(guān)也是依據(jù)電磁感應(yīng)的原理設(shè)計(jì)制造的，所以，它只能應(yīng)測(cè)金屬目標(biāo)物，并且不同的金屬感應(yīng)距離略有差距。目前常用的接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)距離大約有如下幾種：1mm、2mm、4mm、8mm、12mm等。接近開(kāi)關(guān)通常有兩種：埋入型和非埋入型。
接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)精度較磁性開(kāi)關(guān)高。接近開(kāi)關(guān)通常用于判斷產(chǎn)品有無(wú)、工裝夾具是否到位等對(duì)位置精度要求相對(duì)較低的場(chǎng)合。
⑦光電傳感器
光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此，光電式傳感器在檢測(cè)和控制中應(yīng)用非常廣泛。我們通常所說(shuō)的光電開(kāi)關(guān)大致有三種：一種是反射式光電傳感器、一種是對(duì)射式光電傳感器、一種是使用反射板反射光朿的光電傳感器。
⑧光纖傳感器
光纖傳感器一般需要光纖放大器配合使用，價(jià)格上來(lái)說(shuō)稍微貴一點(diǎn)，但是就性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，比之前提到的光電和接近傳感器有本質(zhì)的區(qū)別，它可以進(jìn)行質(zhì)的測(cè)量。
光纖傳感器設(shè)計(jì)時(shí)要考慮光纖頭的防撞問(wèn)題，一般設(shè)計(jì)保護(hù)光纖頭的支架。另外不管是對(duì)射光電還是對(duì)射光纖受周?chē)h(huán)境影響相對(duì)于普通反射光纖而言要小，在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮。
⑨位移傳感器
位移傳感器又稱(chēng)為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件。在生產(chǎn)過(guò)程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。按被測(cè)變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。
⑩光柵
光柵檢測(cè)區(qū)域大，所以通常也稱(chēng)區(qū)域傳感器。光柵通常最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是設(shè)備之間的互鎖和安全作用，特別是應(yīng)用于對(duì)人的保護(hù)上比較多，常用于沖壓機(jī)械、剪切設(shè)備、金屬切削設(shè)備、自動(dòng)化裝配線、自動(dòng)化焊接線、機(jī)械傳送搬運(yùn)設(shè)備等。
?激光檢測(cè)儀
激光檢測(cè)儀最主要的功能是精確地測(cè)量目標(biāo)物的外形尺寸。
?工業(yè)照相機(jī)
工業(yè)照相機(jī)在工程上也通常稱(chēng)為CCD,它主要應(yīng)用于檢測(cè)目標(biāo)物的外形和位置。隨著目前CCD技術(shù)的提高，高分辨率的工業(yè)相機(jī)已經(jīng)可以應(yīng)用于精確測(cè)量領(lǐng)域。
?編碼器
按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類(lèi)。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)，而與測(cè)量的中間過(guò)程無(wú)關(guān)。編碼器通常與步進(jìn)電機(jī)或者伺服電機(jī)配用構(gòu)成閉環(huán)或者半閉環(huán)的控制系統(tǒng)。
?微動(dòng)開(kāi)關(guān)
微動(dòng)開(kāi)關(guān)是一種接觸式傳感器，目前主要應(yīng)用于設(shè)備之間的連接或者設(shè)備的安全防護(hù)門(mén)狀態(tài)的檢測(cè)。
?智能傳感器
新一代高級(jí)智能傳感器將成為工業(yè)自動(dòng)化的心臟。智能工廠可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)包括無(wú)線感測(cè)、控制系統(tǒng)網(wǎng)路化和工業(yè)通信無(wú)線化等稱(chēng)重傳感器。對(duì)某些產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（例如，黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等）進(jìn)行快速直接測(cè)量并在線控制。而融合智能技術(shù)的傳感器將可以很好的解決上述問(wèn)題。
總結(jié)：
想要互聯(lián)就需要網(wǎng)絡(luò)的世界與現(xiàn)實(shí)世界實(shí)現(xiàn)連接，而傳感器就是連接的橋梁。在工業(yè)自動(dòng)化中，傳感器起著至關(guān)重要的作用，傳感器幫助人們檢測(cè)，分析，測(cè)量和處理各種變化。傳感器的靈敏度、分辨率和精度三個(gè)指標(biāo)尤為重要，上文總結(jié)出15種類(lèi)型自動(dòng)化領(lǐng)域傳感器，給工程師提供選型參考。
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