傳感器是一種常用的檢測(cè)裝置，被廣泛的應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)當(dāng)中。只要是電子元件都會(huì)存在漂移的情況，其中傳感器也是不例外的。傳感器的漂移有兩種，零點(diǎn)漂移和溫度漂移，這兩種漂移對(duì)于傳感器的測(cè)量精度是存在很大的影響的。那么要怎樣才能解決這些問(wèn)題呢？下面就來(lái)為大家具體介紹一下解決傳感器漂移的方法有哪些吧。
傳感器零點(diǎn)產(chǎn)生漂移的原因很多。橋路中元件參數(shù)本身就不對(duì)稱(chēng)；彈性元件和電阻應(yīng)變計(jì)的敏感柵材料溫度系數(shù)，線脹系數(shù)不同，組橋引線長(zhǎng)度不一致等綜合因素，最后導(dǎo)致傳感器組成電橋后相鄰臂總體溫度系數(shù)有一定差異，當(dāng)溫度變化時(shí)，相鄰臂電阻變化量不同，從而使電橋產(chǎn)生輸出不平衡，即產(chǎn)生了零點(diǎn)漂移；對(duì)智能傳感器，編碼器，電子尺，進(jìn)口位移傳感器，時(shí)漂——即對(duì)系統(tǒng)而言，隨著時(shí)間的增加，相當(dāng)于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行老化處理，這樣，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征就要發(fā)生變化，從而產(chǎn)生漂移。
溫漂——受溫度影響而引起的零點(diǎn)不穩(wěn)定?？梢?jiàn)，溫度的影響是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的最主要因素，也是最難控制的。解決溫度漂移一般有2種方法，硬件和軟件。硬件方法有在橋臂上串、并聯(lián)恰當(dāng)恒定電阻法，橋臂熱敏電阻補(bǔ)償法，橋外串、并聯(lián)熱敏電阻補(bǔ)償法，雙電橋補(bǔ)償技術(shù)、三極管補(bǔ)償技術(shù)等。軟件方法就是通過(guò)軟件程序消除偏移，這種方法對(duì)應(yīng)數(shù)字輸出的傳感器很實(shí)用，客戶(hù)可以自己通過(guò)軟件編寫(xiě)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者是傳感器配數(shù)顯表的時(shí)候也可以通過(guò)調(diào)劑數(shù)顯表來(lái)實(shí)現(xiàn)。都是非常方便的。
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高度發(fā)展的形式下，對(duì)測(cè)量的精度要求越來(lái)越高，因此減小或消除溫度帶來(lái)的傳感器誤差顯得尤為重要?？蛻?hù)在發(fā)現(xiàn)傳感器存在漂移的時(shí)候需要聯(lián)系廠家，請(qǐng)求傳感器提供方案解決漂移情況。
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另外，由于液位檢測(cè)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性，也為傳感器的應(yīng)用帶來(lái)了不同挑戰(zhàn)。例如：高粘度液體高度檢測(cè)、含雜質(zhì)的廢水液位監(jiān)控、帶泡沫的液位高度測(cè)量、高腐蝕性液體高度報(bào)警等等。目前，市場(chǎng)上針對(duì)不同的應(yīng)用，提供了多種有效的解決方案，但如何選擇合適、性?xún)r(jià)比高的傳感器一直是讓工程師們頭痛的問(wèn)題。
常見(jiàn)的液位檢測(cè)方式：
為了選擇較佳的液位傳感器，我們不但需要了解被測(cè)液體的屬性和狀態(tài)，同時(shí)，也要知道不同的檢測(cè)方式的優(yōu)點(diǎn)與局限性，從而才能選出較為合適的傳感器。以下為目前市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的檢測(cè)技術(shù)。
激光測(cè)量：激光類(lèi)傳感器基于光學(xué)檢測(cè)原理，通過(guò)物體表面反射光線至接收器進(jìn)行檢測(cè)，其光斑較小且集中，易于安裝、校準(zhǔn)，靈活性好，可應(yīng)用于散料或液位的連續(xù)或者限位報(bào)警等;但其不適合應(yīng)用于透明液體(透明液體容易折射光線，導(dǎo)致光線無(wú)法反射至接收器)，含泡沫或者蒸汽環(huán)境(無(wú)法穿透泡沫或者容易受到蒸汽干擾)，波動(dòng)性液體(容易造成誤動(dòng)作)，振動(dòng)環(huán)境等。
TDR(時(shí)域反射)/ 導(dǎo)波雷達(dá)/微波原理測(cè)量：其名稱(chēng)在行業(yè)內(nèi)有多種不同的叫法，其具備了激光測(cè)量的好處，如：易于安裝、校準(zhǔn)，靈活性好等，另外其更優(yōu)于激光檢測(cè)，如無(wú)需重復(fù)校準(zhǔn)和多功能輸出等，其適用于各種含泡沫的液位檢測(cè)，不受液體顏色影響，甚至可應(yīng)用于高粘性液體，受外部環(huán)境干擾相對(duì)小，但其測(cè)量高度一般小于6米。
超聲波測(cè)量：由于其原理為通過(guò)檢測(cè)超聲波發(fā)送與反射的時(shí)間差來(lái)計(jì)算液位高度，故容易受到超聲波傳播的能量損耗影響。其亦具備安裝容易、靈活性高等特點(diǎn)，通?？砂惭b于高處進(jìn)行非接觸式測(cè)量。但當(dāng)使用于含蒸汽、粉層等環(huán)境時(shí)，檢測(cè)距離將會(huì)明顯縮短，不建議使用在吸波環(huán)境，如泡沫等。
音叉振動(dòng)測(cè)量：音叉式測(cè)量?jī)H為開(kāi)關(guān)量輸出，不能用于連續(xù)性監(jiān)控液體高度。其原理為：當(dāng)液體或者散料填充兩個(gè)振動(dòng)叉時(shí)，共振頻率改變時(shí)，依靠檢測(cè)頻率改變而發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)。其可用于高粘度液體或者固體散料的高度監(jiān)控，主要為防溢報(bào)警、低液位報(bào)警等，不提供模擬量輸出，另外，多數(shù)情況下需要開(kāi)孔安裝于容器側(cè)面。
光電折射式測(cè)量：該檢測(cè)方式通過(guò)傳感器內(nèi)部發(fā)出光源，光源通過(guò)透明樹(shù)脂全反射至傳感器接受器，但遇到液面時(shí)，部分光線將折射至液體，從而傳感器檢測(cè)全反射回來(lái)光量值的減少來(lái)監(jiān)控液面。該檢測(cè)方式便宜，安裝、調(diào)試簡(jiǎn)單，但僅能應(yīng)用于透明液體，同時(shí)只輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
靜壓式測(cè)量：該測(cè)量方式采用安裝于底部的壓力傳感器，通過(guò)檢測(cè)底部液體壓力，轉(zhuǎn)換計(jì)算出液位高度，其底部液體壓力參考值為與頂部連通的大氣壓或者已知?dú)鈮骸Ｔ摍z測(cè)方式要求采用高精度、齊平式壓力傳感器，同時(shí)換算過(guò)程需要不斷進(jìn)行校準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)為可檢測(cè)不受液位高度限制，但高度越高，傳感器精度要求越高，長(zhǎng)時(shí)間使用或者更換液體時(shí)需要重復(fù)校準(zhǔn)。
式測(cè)量：電容式測(cè)量主要通過(guò)檢測(cè)由于液面或者散料高度變化而導(dǎo)致的電容值變化來(lái)測(cè)量料位高度。其具有多種類(lèi)型，有可輸出模擬量的電容式液位計(jì)，液位電容式接近開(kāi)關(guān)，電容式接近開(kāi)關(guān)可以安裝于容器側(cè)面進(jìn)行非接觸檢測(cè)。當(dāng)選擇必須注意，電容傳感器容易受到不同的容器材質(zhì)和溶液屬性影響，如塑料容器和掛料情況容易影響模擬量輸出的電容傳感器。
浮球式檢測(cè)：該方式為較為簡(jiǎn)單、最古老的檢測(cè)方式，價(jià)格相對(duì)便宜。主要是通過(guò)浮球的上下升降來(lái)檢測(cè)液面的變化，其為機(jī)械式檢測(cè)，檢測(cè)精度容易受浮力影響，重復(fù)精度差，不同液體需要重新校準(zhǔn)。不適用于粘稠性或者含雜質(zhì)液體，容易造成浮球堵塞，同時(shí)，不符合食品衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用要求。
? 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。
1)根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型
?要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大??；被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。
?在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。
2)靈敏度的選擇
通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào)。
? 傳感器的靈敏度是有方向性的。當(dāng)被測(cè)量是單向量，而且對(duì)其方向性要求較高，則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測(cè)量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。
3)頻率響應(yīng)特性
傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。
傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。
?在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差
4)線性范圍
?傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求。
但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。
5)穩(wěn)定性
?傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。
在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。
傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo)，在超過(guò)使用期后，在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。
?在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格，要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。
6)精度
精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿(mǎn)足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。
? 如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿(mǎn)足要求的傳感器。
對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿(mǎn)足使用要求。
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