你知道手機里有多少種傳感器嗎？

——約10多種

你知道汽車里有多少種傳感器嗎？

——約100多種

據不完全統計，全球傳感器已有3萬種之多

這么多傳感器，在設計測量系統之前，如何在海量傳感器中選出合適的呢？NI出品了一份《傳感器選擇指南技術白皮書》，指南中對七種常見的傳感器——溫度、應變、聲音、振動、位移和位置、壓力、力進行比較分析，幫您快速選出合適的傳感器。

1.溫度

最常見的溫度測量傳感器是熱電偶、熱敏電阻和RTD。

熱電偶

熱電偶是最流行的溫度傳感器，在需要較大溫度范圍的應用中非常有效。此類傳感器價格便宜(1到50美元)，響應時間不足一秒。但是，由于材料屬性的影響，其溫度精度很難低于1°C。

RTD

RTD幾乎和熱電偶一樣備受歡迎，可以在數年內保持穩定的溫度讀數。與熱電偶相比，RTD的溫度范圍較小(-200至500°C)、需要電流激勵且響應速度較慢(2.5至10秒)。RTD主要用于非時間關鍵型應用中的精確溫度測量(±1.9%)。RTD的價格在25美元到1000美元之間。熱敏電阻與前面的傳感器相比，熱敏電阻具有更小的溫度范圍(-90到130 °C)。其精度最高(±.05 °C)，但不如熱電偶或RTD堅固耐用。

熱敏電阻

與RTD一樣需要進行激勵；但是，熱敏電阻需要的是電壓激勵而不是電流激勵。一般來說，熱敏電阻的價格在2美元到10美元之間。

2.應變

應變通常通過電阻應變計進行測量。這些扁平的電阻器通常會連接到一個預計會發生屈伸或彎曲的表面，例如飛機機翼。應變計可以測量非常小的表面扭曲、彎曲和拉伸。將多個電阻式應變計連接在一起可以形成一個電橋。

使用的應變計越多，測量的敏感度就越高。例如，您可以使用最多四個有源應變計構建一個采用全橋配置的惠斯通電橋電路。您也可以選擇使用半橋(兩個有源應變計)和1/4橋(一個有源應變計)配置。所使用的有源應變計越多，讀數的準確度就越高。表2突出顯示了不同電橋的優點和缺點。

應變計需要電流或電壓激勵，并且容易受溫度漂移、彎曲應變和軸向應變的影響，如果不使用額外的電阻式應變計，就可能會產生錯誤的讀數。常見的應變計安裝方法見表2（見完整版文檔）。

?軸向橋可測量材料的兩側拉伸或拉開。

?彎曲橋在材料的一側測量拉伸，在另一側測量收縮。

?扭轉和剪切橋可測量材料的扭曲。

3.聲音

麥克風可測量聲音。在選擇傳感器時，有多種類型的麥克風可供考慮。

電容式麥克風

電容式麥克風是最常見的麥克風，它可以是預極化的(也就是說麥克風內包含電源)，也可以是外部極化的。外部極化電容式麥克風需要額外的電源，成本更高。在潮濕的環境中，電源組件可能會損壞，因此最好使用預極化麥克風；在高溫環境中，最好使用外部極化電容式麥克風。

壓電式麥克風

強大的壓電式麥克風適用于沖擊和爆炸壓力測量應用。此類耐用的麥克風可以測量高振幅(分貝)的壓力范圍。缺點是噪音水平較高。

動態/磁性麥克風

除了壓電式麥克風，動態或磁性麥克風也可在惡劣環境中使用。它們依靠運動來對電荷進行磁感應，具備較強的耐水性，但顯然，此類麥克風在高磁性環境中并不是很實用。

4.振動

壓電式陶瓷傳感器或加速度計在測量振動或加速度時，最常使用的是壓電式陶瓷傳感器或加速度計。

區分振動傳感器的三個主要因素：固有頻率、阻尼系數和比例因子。比例因子代表了輸出與加速度輸入之間的關系，與靈敏度有關。固有頻率和阻尼系數則共同決定了振動傳感器的準確度。在一個由彈簧及其所連接的固定塊組成的系統中，如果將固定塊拉離平衡點，然后釋放，固定塊將在平衡點的兩側來回振動，直至停止。使固定塊最終停止運動的摩擦力取決于阻尼系數，固定塊前后振動的速率則為固有頻率。

壓電式陶瓷振動傳感器的用途非常廣泛，因此是最常用的傳感器。此類振動傳感器可用于沖擊測量(爆炸和故障測試)、高頻測量和慢速低頻振動測量。它們具有高于平均值的固有頻率。但是，這種傳感器的輸出通常在毫伏范圍內，而且需要使用輸入阻抗較高的低噪探測器來解釋壓電晶體的電壓。

接近式探頭和LVDT

接近式探頭與LVDT類似：二者均局限于穩態加速度或低頻振動測量；但是，LVDT振動傳感器的固有頻率略高，這意味著它可以處理/檢測更劇烈的振動。接近式探頭只是一個由彈簧和固定塊組成的簡單系統，固定在電位器動臂上。

5.位置&位移選擇

位置傳感器時的驅動因素包括激勵、濾波、環境，以及測量距離的條件是直線方向上無遮擋物還是直接的物理連接。雖然我們應盡量選用契合需求的傳感器，但實際上并沒有萬能的傳感器類型，正如壓力和力的測量一樣。由于位置傳感器的發展已經較為成熟，因此偏好和應用這兩個因素都會影響此決策。

此處，還有霍爾效應傳感器、電位器、光電編碼器等的詳細介紹，見完整版傳感器選擇指南技術白皮書。

6.壓力

壓力的大小是相對而言的，這一點和溫度類似。房間里可能很熱，但是房間里的溫度和太陽表面的溫度相比根本不算什么。對于壓力而言，比較是測量的基礎。

7.力