【NI-DAQmx入门】传感器基础知识

1.什么是传感器？

        传感器可将真实的现象（例如温度或压力）转换为可测量的电流和电压，因而对于数据采集应用必不可少。接下来我们将介绍您所需的测量类型及其对应的传感器类型。在开始之前，您还可以先了解一些传感器术语，例如灵敏度、量程、精度、分辨率等。查看以下各部分，了解适用于每种测量类型的传感器类型。

2.传感器术语 

灵敏度

        是产生可检测输出变化的物理参数的最小输入。在一些传感器中，灵敏度被定义为产生标准化输出变化所需的输入参数变化。在其他情况下，它被定义为输入参数给定变化时的输出电压变化。例如，典型的血压传感器的灵敏度等级可能为10 mV/V/mm Hg；也就是说，每伏的激励电位和每毫米汞柱的施加压力都会有 10 mV 的输出电压。

 量程

        是可以测量的应用参数的最大值和最小值。例如，给定压力传感器的范围可能为-400 至+400 mm Hg。或者，正值范围和负值范围通常是不相等的。

动态范围

        动态范围是传感器从最小到最大的总范围。也就是说，就图 1 而言，R dyn = Y max - l -Y min l。

精度

        精度的概念是指测量的再现性 程度。换句话说，如果多次测量完全相同的值，理想的传感器每次都会输出完全相同的值。但真实的传感器输出一系列相对于实际正确值以某种方式分布的值。例如，假设对传感器施加的压力恰好为 150 mm Hg。即使施加的压力永远不会改变，传感器的输出值也会有很大变化。当真实值和传感器平均值不在一定距离内
（例如，正态分布曲线的 1-s 范围）时，精度方面会出现一些微妙的问题。

分辨率

        输出信号中检测到的输入参数的最小可检测增量变化。分辨率可以用读数（或满量程读数）的比例或绝对值来表示。

偏移误差

        传感器的偏移误差定义为应为零时存在的输出，或者在某些特定条件下实际输出值与指定输出值之间的差值。

线性度

        传感器的线性度是传感器实际测量曲线偏离理想曲线程度的表达，请注意，在大多数情况下，静态曲线用于确定线性度，这可能会与动态线性度有所偏差。静态非线性通常受到环境因素的影响，包括温度、振动、噪声水平和湿度。重要的是要知道规范在什么条件下有效，并且偏离这些条件可能不会产生线性的线性变化。

滞后

        传感器应该能够跟随输入参数的变化，无论变化方向如何；滞后是该属性的量度。

响应时间

        当输入参数发生变化时，传感器不会立即改变输出状态。相反，它将在一段时间内更改为新状态，称为响应时间。响应时间可以定义为传感器输出从其先前状态改变到正确新值的公差带内的最终稳定值所需的时间。这个概念与系统时间常数（T）的概念有些不同。该术语的定义方式类似于通过电阻充电的电容器，并且通常小于响应时间。

动态线性度   

        传感器的动态线性度是衡量其跟踪输入参数快速变化的能力的指标。幅度失真特性、相位失真特性和响应时间对于确定动态线性度很重要。给定一个低滞后系统（总是理想的），幅度响应表示为：

F(X) = aX + bX 2 + cX 3
+ dX 4 + ••• + K (6-2)

        在公式中，F(X) 项是输出信号，X 项代表输入参数及其谐波，K 是偏移常数（如果有）。当传感器动作产生的误差谐波与输入参数的动态动作产生的自然谐波落入相同频带时，谐波变得尤其重要。所有连续波形均由基本正弦波及其谐波的傅立叶级数表示。任何非正弦波形（包括物理参数随时间变化的变化）。存在的谐波可能会受到传感器动作的影响。

3.NI采集常用的几种物理量类型

• 声音
• 应变
• 压强
• 载荷
• 温度
• 振动
• 电压

4.传感器与采集设备的信号线缆长度

        为了确保 EMC 指定的性能，每个不同的 NI DAQ 产品都有各自指定的最大长度电线或电缆连接到 DAQ 设备的 I/O 引脚。请参考 NI DAQ 硬件用户手册/指南文档。示例： 手册中提到所有 I/O 电缆的长度不得超过 3m。

        在实际应用中对于传感器的布置、线缆的材质、屏蔽性能都有很大的要求，其中电压信号比较容易受到干扰。