数字传感器和模拟传感器的可靠性比较

• 关键词：数字,模拟,传感器
• 摘要：模拟传感器输出信号为模拟量的传感器。它的应用非常广泛，不论是在工业、农业、国防建设，还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域，处处可见模拟传感器的身影。数字传感器输出信号为数字量(或数字编码)的传感器。是指将传统的模拟式传感器经过加装或改造A/D转换模块，使之输出信号为数字量(或数字编码)的传感器，主要包括：放大器、A/D转换器、微处理器（CPU）、存储器、通讯接口电路等。

一、定义

   模拟传感器输出信号为模拟量的传感器。它的应用非常广泛，不论是在工业、农业、国防建设，还是在日常生活、教育事业以及科学研究等领域，处处可见模拟传感器的身影。

   数字传感器输出信号为数字量(或数字编码)的传感器。是指将传统的模拟式传感器经过加装或改造A/D转换模块，使之输出信号为数字量(或数字编码)的传感器，主要包括：放大器、A/D转换器、微处理器（CPU）、存储器、通讯接口电路等。

二、性能

数字式传感器的性能区别于模拟式传感器，主要有以下几点：

(1)解决模拟式传感器信号弱的问题

模拟式传感器的输出信号最大一般在几十毫伏，最低时只有百万分之几毫伏。在电缆传输这些弱信号过程中，很容易受到干扰，从而造成系统工作不稳定或计量性能降低。而数字式传感器的输出信号均在3～4V左右，其抗干扰能力远大于模拟信号的百万倍。

(2)解决射频干扰问题

模拟式传感器的低电压信号极易受到电子干扰及其它天线电信号的干扰，而数字式传感器在设计时已考虑到这些抗干扰能力，它们可以在高干扰区域，并保证计量性能。

(3)解决防潮、防腐问题

数字式传感器采用100%不锈钢焊接壳体。SENST激光测距传感器密封、防水、防潮湿、防腐蚀，适用于各种恶劣工作环境，计量性能不受任何影响，防护等级达到IP68。

(4)解决防雷击问题

数字式传感器具有防雷击和大电流放电能力，在室外安装使用时，这一点尤其重要。

(5)解决偏载/温度影响问题

数字式传感器能自动补偿和调整因偏载和温度变化而产生影响。

(6)解决时间效应——蠕变问题

当负荷时间加在传感器上时，其输出常有较大变化，数字式传感器通过内部微处理器里的软件，自动补偿了蠕变。

(7)数字式传感器精度、稳定性和可靠性更高，减少模拟式传感器经常引起的误差

由于经校正后的数据是以数字形式存储在每个传感器内部的，因此就减少了模拟信号引起的积累误差。这些误差通常都是由于模拟信号在传输过程中由接头、接线排(端子)、电位器、开关及长电缆等因素造成的。数字式称重传感器的补偿/修正参数存储在传感器内部的永久性存储器中，因此，省掉了开关/电位器等元器件。

(8)具有自诊断功能

数字式传感器具有自诊断功能。SENST激光测距传感器不断对内部工作状况进行检测，当检测到出现故障时，会发出错误代码，这就大大降低了漏检故障的可能性，这也是模拟式传感器无法做到的。

三、问题

模拟传感器和数字传感器的问题

   一些数字传感器，其敏感元件依然是模拟的，只是在后续的信号处理过程中进行了模数转换（A/D转换）而成为了数字式传感器。比如桥式电路数字传感器。还有一些数字传感器，它的敏感元件本身输出的就是数字信号。这类传感器是“彻头彻尾”的数字传感器，在它的处理电路中就可以没有A/D转换器了。比如光电编码式传感器。

四、特点

数字传感器的特点：

1. 先进的A/D转换技术和智能滤波算法。

2. 重量值输出，方便直观。

3. 良好的电磁兼容性能，裸块可满足EMC测试要求。

4. 传感器的性能参数采用数字化误差补偿技术和高度集成化电子元件，用软件实现传感器的线性、零点、额定输出温漂、蠕变等性能参数的综合补偿，消除了人为因素对补偿的影响，大大提高了传感器综合精度和可靠性。

5. 传感器的特性参数可完全相同，因而具有良好的互换性。

6. 采用A/D转换电路、数字化信号传输和数字滤波技术，传感器的抗干扰能力增强，信号传输距离可达1000m，提高了传感器的稳定性。

7. 传感器能自动采集数据并可预处理、存储和记忆，具有唯一地址，便于故障诊断。

8. 传感器采用标准的数字通讯接口，可直接连入计算机，也可与标准工业控制总线连接，方便灵活。

   数字传感器比传统的模拟传感器要多10倍以上的电子元器件和焊接点，元器件和焊接点数量与故障的关系是电子制造行业的常识。在典型的汽车衡称重系统中，经常性的振动和冲击的恶劣环境下，元器件和焊接点是导致传感器故障的主要因素。一些数字传感器有许多触点，联接传感器的输入输出电缆。经验告诉我们，对汽车衡传感器来说，这些触点是产生故障的主要根源。常规的模拟传感器，防水电缆与传感器整合，这样提供了可靠的保护，防止潮湿水汽的侵入，进而损坏传感器。