传感器测试系统的应用

传感器测试系统的应用

发表时间：2018-07-09T09:56:58.937Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：褚福彬里宇枢

[导读] 摘要：检测系统是将传感器同变换装置、测量仪表进行有机组合，在进行工程的操作中，通过传感器与多个测量仪器的有机组合，从而构成一个完整体，随后开始对信号进行检测，这样就有了整个检测系统。

（中国电子科技集团公司第四十九研究所黑龙江省哈尔滨市 150001）

摘要：检测系统是将传感器同变换装置、测量仪表进行有机组合，在进行工程的操作中，通过传感器与多个测量仪器的有机组合，从而构成一个完整体，随后开始对信号进行检测，这样就有了整个检测系统。随着计算机技术的普及和信息处理技术的完善与发展，检测系统中涉及到的内容不断得到充实。在现代化生产生活中，检测系统自动完成检测任务，因此有必要探究和掌握检测系统的构成原理及相关应用。

关键词：传感器；测试系统；应用

1传感器的分类

传感器是可以对规定范围内的信息进行感受、接收的器件和装置，它可以对机电一体化系统控制范围内操作环境、操作对象，以及机电一体化系统本身进行检测，使系统有效运行。根据不同的规则，传感器可分为多种类型。根据能量转换规则设计制造的传感器有两种———能量控制型传感器和能量转换型传感器，它们可以在脱离外加电源的情况下，通过能量转化产生的物理效应获取信息；根据被测参量设计制造的传感器有三种———物性参量、机械量参量、热工参量；根据制作材料不同，传感器可分为包括晶体结构、物理性质在内的多种类型；根据工作原理，还可分为生物传感器、物理传感器、化学传感器。传感器在长期的发展过程中，已形成了多个不同特性的种类，适用于多种不同的环境，用途也更为多样，因此可满足不同机电一体化系统的要求，只需结合使用要求合理选择即可。 2传感器测试系统相关概况

传感器测试系统中的传感器对物体进行探测后得知其大小，随后输出对应下的可用信号，这个环节主要为了数据的传输功能服务，如果想要让每个环节能够独立，也就是可以一个区域向另一个区域传输数据，整个过程就是传输功能的体现。数据处理环节指的是处理或者变换传感器的输出信号，例如想要放大、运算或线性化一个信号，又或者想要转换数模（D/A）或模数（A/D），得到的信号为了符合标准参数，同时又能清晰的进行分析与记录，所有的信息在处理和系统控制时可以直接与计算机连接。经过处理后的数据在显示时信息会变成了人的感官可以清晰接受的形式，从而有利于对监视的数据进行监视、控制以及分析。测量后的数据既可以用模拟的效果来表达，也可以用数据的方式直接显现，人们习惯性接受哪个就会选择哪种方式进行记录，有时为了更直观的分析，还可以用打印机直接打印出来，所有的数据是真实有效的。

3传感器测试系统的应用

3.1气体传感器的动态高精度测试系统应用

气体传感器是将所要转换的气体体积积分数进行对应电信号转换的装置，传感器的探测头调理气体样品，对气体样品中的杂质和干扰气体进行滤除处理，对样品进行干燥或制冷处理。这是一种将气体的成分、浓度等信息转化成能够被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息装置，被得以广泛应用。当今人们的生活水平逐渐提高，人们专注身体健康与人身安全的时候会对有毒害的气体进行检测，并着手于监控有污染的大气和有废气的工业工厂，其中传感器测试系统起到了至关重要的作用，当前半导体气体传感器是最常见的，最初的气体传感器主要采用SnO2和ZnO为气敏材料，随着研究的展开，复合金属氧化物和混合金属氧化物半导体传感器开始走入研究中，SnO2和ZnO有吸附和催化的作用，可以对表面进行控制，使用时需要将温度调高一些，200-500℃即可。如果对含量在1×10-5数量级的H2S气体添加1%2rO2的2rO2-SnO2气体传感器，与未添加2rO2元件相比，其灵敏度增加了50倍，并且采用薄膜技术和集成电路技术可以不进提高灵敏度，结构和制作上更加精良。

3.2探针式传感器测试系统的设计应用

为了提高线源模型的工程应用效率，探针式传感器测试系统被运用，该系统由测试平台和传感器探针组成，测试平台的流程为计算机通过USB将数据传输给基站SPOT，基站和远端节点通过802.15.4无线通信协议进行通信，探针主要由加热丝和温度传感器构成。探针式温度传感器采用的是有针状结构的不锈钢外壳，有很强的硬度和尖锐性，能够轻易刺入被测试物体的内部，测试物体内部温度的时候十分快捷便利，例如选取A级Pt100，温度-20-60℃，管径为4mm，保护管长度为200mm，探头结构为直插式，导线为三线制300mm，线材为聚氯乙烯线。该设计广泛应用于粮食、食品、土壤、木材、实验室等测温场所，方便了人们对温度的控制和分析，有助于相关行业的进步。

3.3多铁纳米MEMS传感器测试系统应用

多铁纳米MEMS传感器的敏感元件是多纳米纤维构成的，多纳米纤维具有压电特性。机械装置设计下部分为压力容器，方便待测MEMS传感器提供压力差，量程范围控制在0-20KPa，上部分作为测试装置固定待测样片及测试环境，材料建议选择铝合金，更加方便加工和处理。控制系统的硬件电路以STM32微处理器为核心，软件包括整个测试系统的主程序和上位机界面，通过对C++和LabVIEW等软件设计及运用，程序软件将所有数据在最短时间内显示出来并进行储存，未来研究实验中能够直接取来应用分析。实验平台利用薄膜压力传感器的测试实验系统的功能，将静态特性值和标准传感器测量值对比，分析误差，从而进一步完善装置。最后得出该测试装置能够提供一定的温度、压力和磁场的测试环境，根据相关数据的对比分析，得出传感器所输入的压力值同输出电压值之间的数据联系，透过分析验证了测试方案的可行性和装置功能的完整性，在不同环境下的应用体现了该装置测试系统能够促进工业生产与生活的发展。

结论

通过举例和检测分析得知，任何传感器检测系统本身性能并不理想，测试的方法无法达到完善的地步，外在客观干扰因素和人为疏漏无法避免，被测参数的测量值与真实值最后不一样，这种情况下误差是会存在的。为了避免误差过大保证数据的真实程度，对传感器检测系统的研究还需继续进行，无论是选择探针式传感器检测系统还是选择气体传感器检测系统，尽管应用的范围很大，功能也不相同，但最后都是同样的目标，都是求得真实数据，从而达到当前现代化生产的需求与标准。

参考文献：

[1]周杭霞,於可广,郑朋.探针式传感器测试系统设计及数据处理算法研究[J].传感技术学报,2011,24(05):705-709.

[2]崔远慧,唐祯安,余隽,张双岩.气体传感器的动态高精度测试系统设计[J].仪器仪表学报,2010,31(10):2180-2185.