1、前言
　　
　　利用傳感器感知、采集各種信息，其質量和技術水平既影響傳感器的選擇和使用，更直接決定系統的功能和質量，因而正確評價傳感器的質量尤為關鍵。同時，因為傳感器技術又是一門依檢測對象不同而技術各異的獨立、專門的技術，所以傳感器品種繁多，涉及的技術廣泛，要全面評價傳感器的質量好壞也比較困難。針對這一問題，筆者進行了探討和歸納，以期給出較為合理的傳感器質量評價方法，并指導傳感器的選擇和使用。
　　
　　2、傳感器的性能指標
　　
　　傳感器的性能指標包含的內容很多，可以概括為基本參數指標、環境參數指標、可靠性指標和其它指標四大類。具體如下：
　　
　　2.1 基本參數指標
　　
　?。?）量程指標：量程范圍、過載能力等。
　　
　?。?）靈敏度指標：靈敏度、滿量程輸出、分辨力、輸入輸出阻抗等。
　　
　?。?）精度方面的指標：精度（誤差）、重復性、線性、滯后、靈敏度誤差、閾值、穩定性、漂移等。
　　
　?。?）動態性能指標：固有頻率、阻尼系數、頻響范圍、頻率特性、時間常數、上升時間、響應時間、過沖量、衰減率、穩態誤差、臨界速度、臨界頻率等。
　　
　　2.2 環境參數指標
　　
　?。?）溫度指標：工作溫度范圍、溫度誤差、溫度漂移、靈敏度溫度系數、熱滯后等。
　　
　?。?）抗沖振指標：各向沖振容許頻率、振幅值、加速度、沖振引起的誤差等。
　　
　　（3）其它環境參數：抗潮濕、抗介質腐蝕、抗電磁場*力等。
　　
　　2.3 可靠性指標
　　
　　工作壽命、可靠度、平均*時間、保險期、疲勞性能、絕緣電阻、耐壓、反抗非弧性能等。
　　
　　2.4 其它指標
　　
　　（1）使用方面：供電方式（直流、交流、頻率、波形等）、電壓幅度與穩定度、功耗、各項分布參數等。
　　
　　（2）結構方面：外形尺寸、重量、外殼、材質、結構特點等。
　　
　?。?）安裝連接方面：安裝方式、饋線、電纜等。
　　
　　3、傳感器質量評價的方法
　　
　　傳感器的性能指標可以在一定程度上表征傳感器的質量。因此評價傳感器的質量好壞，離不開其性能指標。同時由于每種傳感器都有具體的結構、功能和適用場合，所以傳感器的質量評價必須與傳感器的應用相結合來綜合考慮。
　　
　　對傳感器進行質量評價時應注意以下三點：
　　
　　一、傳感器作為測量與控制系統的首要環節，通常都必須具有快速、準確、可靠而又經濟地實現信息轉換的基本要求。即：
　　
　　1）．足夠的容量——傳感器的工作范圍或量程足夠大，具有一定的過載能力。
　　
　　2）．與測量或控制系統匹配性好，轉換靈敏度高——傳感器的輸入與被測輸入成確定（線性）關系，且比值大。
　　
　　3）．精度適當，穩定性高——傳感器的靜態響應與動態響應的準確度能滿足要求，且長期穩定。
　　
　　4）．反應速度快，工作穩定性好。
　　
　　5）．適用性與適應性強——動作能量小，對被測對象狀態影響小，內部噪聲小而又不宜受外界干擾的影響，使用安全。
　　
　　6）．使用經濟——成本低，壽命長。且易于使用、維修和校準。
　　
　　這些傳感器使用的基本要求，在對傳感器進行質量評價時，應當予以重點考核。
　　
　　二、對所使用的傳感器，必須根據使用目的、使用環境、被測對象情況、精度要求和信號處理等具體條件來選擇和評價。比如冶金工業中應用的傳感器，其環境條件十分惡劣。因此，需要這類傳感器具有耐高溫、防潮、耐振動、抗干擾和高可靠等特點，可以說對這方面的質量要求非常高。在“冶金工業應用”這一特定場合中，某種傳感器首先只有在這里能用，然后才能談及評價其質量好壞。
　　
　　三、一般對于高精度傳感器，有關動態特性和靜態特性方面的性能指標對其質量評價很關鍵。因為使用時要求高精度傳感器必須具有良好的動態特性和靜態特性，才能完成對信號無失真的轉換。
　　
　　基于上述考慮，對傳感器的質量評價既要全面，又要使之具有指導傳感器選擇和使用的實際意義。所以，傳感器質量評價的主要方法就是羅列若干性能指標（包括基本參數、比較重要的環境參數指標、長期穩定性指標和可靠性指標），并結合傳感器的具體應用來分析，進行對比評價。這種方法同時也可以作為檢驗、選擇和使用傳感器的依據。在這里值得強調的是，長期穩定性指標和可靠性指標與傳感器的使用條件等多種因素密切相關。合理選型及正確使用是保證傳感器穩定、可靠工作的前提。傳感器的生產廠家一般在產品手冊中給出傳感器的主要技術指標、應用范圍及主要特點，以體現傳感器眾多的性能指標。這可以幫助用戶根據自己的需要合理地選擇產品，也是傳感器質量評價的主要依據。
　　
　　下面以GXW系列非接觸式光纖測溫傳感器的質量評價為例來具體說明。
　　
　　主要技術指標：
　　
　?。?）測溫范圍400～2500~C（分段）
　　
　?。?）誤差±0．5％
　　
　?。?）分辨率0．5℃
　　
　　（4）響應時間1ms
　　
　?。?）zui小檢測直徑Φ6／280mm
　　
　?。?）目標距離0．2～10m
　　
　?。?）模擬輸出0～5VDC（4～20mA、0～10mA）
　　
　?。?）工作電源±12～±15VDC（3～30VDC、24VDC可選）
　　
　?。?）環境溫度光纖探頭0～150℃
　　
　?。?0）光纖長度1．5m（3m、5m、10m可選）
　　
　　應用范圍：
　　
　　粉末冶金、冶煉、鑄造、熱軋、鍛件、玻璃、陶瓷生產、中高頻感應加熱、焊接、熱處理行業。
　　
　　主要特點：
　　
　　（1）高精度、快速響應。
　　
　?。?）采用光纖傳感技術和輻射測溫原理進行非接觸式測溫，確保產品長時間*工作，使用壽命為高溫熱電偶的上百倍。
　　
　　（3）價格低，價格相當于一支高溫熱電偶的價格。
　　
　?。?）特別適用于高溫、高壓、熱風、結晶、腐蝕、煙霧和強電磁干擾等惡劣環境工作。
　　
　　結合給出的性能參數，同時對光纖測溫傳感器所采用的光纖傳感技術和輻射測溫原理進行分析，能夠得出：同熱電偶、熱敏電阻等測溫傳感器相比，該光纖測溫傳感器具有高精度、快速響應、壽命長（一般高溫熱電偶都是一次性的）、可工作于惡劣環境等突出特點。
　　
　　通過傳感器的性能參數及分析比較，可以評價此種光纖傳感器具有優良的性能，質量很好，優于一般的熱電偶、熱敏電阻等測溫元件?？梢?，這種通過羅列、對比傳感器的性能指標來評價傳感器質量的方法用于單純地比較、評價同類功能的傳感器的質量還是可以的。但僅僅依據傳感器的性能指標，對傳感器進行質量評價，來判斷傳感器好壞的做法是不夠全面的。由此所評價出的質量好的傳感器，并不一定就適合我們的測量要求，關鍵在于傳感器的使用場合是否合適。同樣是溫度測量，前面提到的光纖傳感器質量很好，但熱電偶、熱敏電阻測溫也各有千秋。熱電偶的特點是測量范圍寬、響應速度快（幾秒-幾十秒）、準確度高和可遠距離傳輸。熱敏電阻zui大的特點是溫度系數大，適合微小溫度測量場合使用，價格便宜，特別適合在常溫范圍中使用。
　　
　　總之，測量工作的目的是利用傳感器來準確地獲取信息，因此，傳感器的質量評價只有與應用相結合，才更為全面、合理，對傳感器的選擇和使用才具有指導意義。
　　
　　需要指出的是，為了在一個統一的基礎上對傳感器進行質量評價，所評價的傳感器應符合下列條件：
　　
　　1．必須是按照國家標準或行業標準生產。
　　
　　2．生產過程必須穩定，應通過IS09000質量體系認證
　　
　　3．必須是批量生產、廣泛使用的。
　　
　　4．實驗室研制性階段的產品不能列入評價范
　　
　　5．軍用、以及特殊用途的傳感器不能列入評價范圍。
　　
　　4、未來對傳感器的質量評價方法提出了新的要求
　　
　　隨著科學技術的發展，各行各業對傳感器的質量要求越來越高。今后傳感器發展的總趨勢是智能化、網絡化、微型化、多功能、低功耗、無線傳輸、便攜式，傳感器領域的主要技術將在現有基礎上予以延伸和提高，并加速新一代傳感器的開發和產業化。國內重點研發的傳感器技術包括：微電子機械系統（MEMS）、汽車傳感器、環保傳感器、工業過程控制傳感器、醫療衛生與食品監測傳感器和新型敏感材料。所以未來傳感器的性能將發生很大變化，在進行傳感器的質量評價時，勢必會增添許多新的內容。諸如，微型傳感器的尺寸對測量的要求，如何從網絡技術角度評價面向網絡的智能型傳感器等。這些對傳感器的質量評價方法同樣也提出了新的要求，除考慮傳感器的性能指標和應用外，還應該從更廣闊的范圍來評價傳感器的質量。未來的傳感器質量評價方法尚有待繼續研究和探索。
　　
　　這里僅討論應用的工業過程控制傳感器。未來工業過程控制傳感器重點開發新型壓力、溫度、流量、距離等智能化傳感器、工業化標準接口和具有協議功能的傳感器。對其要求如下：
　　
　?。?）擴展測量范圍，例如工業測溫范圍一般在-200～3000℃，而今后要求測量超高溫和超低溫，尤其是液化氣體的超低溫測量更為迫切。10K以下溫度測量是研究重點。
　　
　?。?）提高測量準確度，計算機技術發展對傳感器的測量準確度提出了很高的要求。
　　
　?。?）擴大檢測對象，傳統工業和新興工業面臨市場競爭，為實現規模生產，保證質量降低消耗，過程控制的對象越來越多，因此需要不斷增加采集信息的傳感器種類。
　　
　　（4）提高可靠性，目前傳感器存在的zui大問題是可靠性問題，必須采用*的技術提高傳感器的可靠性。
　　
　　可見，測量范圍、測量準確度、多功能和可靠性仍是未來傳感器研究和質量評價的重要內容。
　　
　　5、結論
　　
　　對傳感器的質量評價，除比較性能指標外，必須堅持傳感器的質量評價與應用相結合的原則，即結合一定的測量目的、使用場合來考慮。隨著傳感器技術的發展，傳感器質量評價的內容要更新，方法要發展，這樣才能全面、客觀地評價傳感器的質量，為選擇和使用傳感器提供指導和幫助，使傳感器能更好地發揮作用。