前一段时间，笔者写了“浅谈桥梁智能监测云系统建设之一”，这一篇来填坑了，主要与大家探讨系统的首层：传感器子系统中的传感器选型原则。传感器的选型是否合适，直接影响到数据的质量，高质量的数据是结构损伤识别和评估的基础，因此传感器选型是否合适是健康监测系统能否达到预定目标的关键。

传感器选型应选用技术成熟、性能先进、经济实用、安装维护方便和便于系统集成。同时应满足测量范围、测量精度、分辨率、灵敏度、线性度、重复性、动态频响特性、稳定性、耐久性和环境适应性要求。

每种传感器的选型细说起来，就比较复杂了，今天主要讨论振动测量。今年检师考试中也考到了相应的考点，今天我们以振动参量测量时传感器的选型作为例子，一起探讨一下吧。

振动测量一般分为以下几类：幅值测量、固有频率测量、模态测试和其他类型测量。按测量振动参量可分为三大类：位移传感器、速度传感器和加速度传感器。一般来讲，位移传感器适用于低频测量，速度传感器适用于中频测量，加速度传感器适用于中高频测量。由于加速度传感器具有生产工艺成熟、频响范围宽、动态范围大、安装方便等特点，因而在工程应用中比较广泛。

选型时需要综合考虑的因素较多，主要包括以下两个方面：

（1）传感器的一般技术特性要满足测量需要，不同类型传感器的具体要求均不同，主要包括：

量程：能够测量的被测量的范围，是选择传感器的首先考虑。如测点位置的振动量级宜为选择传感器量程的百分之六十~百分之八十，这样能保证信噪比高，且不会过载。

灵敏度：能够测量的被测量的zui小变化量。

通常量程大的传感器，灵敏度低，量程小的传感器，灵敏度高。传感器的灵敏度越高，则传感器的质量越大，传感器的输出电压越大，信噪比越高，分辨能力越强。对于测试不同的结构，应选择相匹配的传感器量程。

谐振频率：传感器本身也是一个结构，也存在固定频率，通常把传感器的di一阶固有频率称为谐振频率。传感器尺寸越小，谐振频率越高。加速度计的使用上限频率取决于幅频曲线中的谐振频率，一般传感器的工作频率范围在其自身谐振频率的1/3以下。

精度：测量值与真值之间的符合程度。

频率响应范围：是测振传感器的重要指标，通常加速度传感器低频特性较差，信号衰减严重，而在高频段线性度差，非线性影响严重。传感器的频响范围要稍高于被测结构物的振动频率。

线性度：由于传感器测量时只能输入单一灵敏度，因此，用于描述在一定频响范围内，传感器的灵敏度是否满足实际的灵敏度指标，即为线性度。如果传感器不在线性区段进行测量，则测量得到的幅值误差较大，一般要求传感器非线性小于百分之一。

横向效应：当测量某个方向的振动时，输出信号应该全部来自振动感知方向，但实际上在与该方向垂直的方向也有信号输出，这种效应称为横向效应。横向效应灵敏度越低，性能越好，一般而言，传感器都存在一定的横向效应，通常标称横向效应小于百分之五。

传感器安装方式：传感器安装时，需要综合考虑多种方面对其影响，主要有安装刚度、安装平面、安装方向、安装手法、防护条件等。安装刚度对其影响zui大，传感器zui好是直接将传感器固定在被测结构上，二者之间无其他安装支架，但有时安装支架又是必不可少的，这就或多或少会带来一些寄生振动，因此要求安装支架的自振频率是被测振动频率的5~10倍以上。安装刚度越大，传感器系统的自振频率越高，能用于测量的频带也就越高。

图文源于作者张硕玉（中交路建交通科技有限公司监测测事业部gaoji工程师，主要从事桥梁结构健康监测系统研究与工程）

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