چگونه یک سنسور انتخاب کنیم

سنسورهای مدرن از نظر اصول و ساختار بسیار متنوع هستند. نحوه انتخاب منطقی یک سنسور بر اساس اهداف، اشیاء و محیط‌های اندازه‌گیری خاص، اولین مسئله‌ای است که باید در اندازه‌گیری یک کمیت حل شود. پس از مشخص شدن سنسور، روش‌ها و تجهیزات اندازه‌گیری مکمل نیز قابل تعیین خواهند بود. موفقیت نتایج اندازه‌گیری عمدتاً به این بستگی دارد که آیا سنسور به‌درستی انتخاب شده باشد.

ابتدا، تعیین کردن نوع سنسور بر اساس شیء اندازه‌گیری و محیط

برای انجام یک اندازه‌گیری خاص، اولین قدم این است که ببینیم از کدام اصل سنسور استفاده شود، که نیازمند تحلیل عوامل متعددی است. حتی برای اندازه‌گیری یک کمیت فیزیکی یکسان، اصول مختلفی از سنسورها در دسترس هستند. مناسب‌بودن اصل یک سنسور به ویژگی‌های کمیت اندازه‌گیری و شرایط کاری سنسور بستگی دارد و لازم است موارد خاص زیر در نظر گرفته شوند: م محدوده اندازه‌گیری , دریافت نیازمندی‌ها برای اندازه سنسور بر اساس موقعیت اندازه‌گیری , c روش اندازه‌گیری تماسی یا غیرتماسی , ت روش خروجی سیگنال (سیمی یا بدون تماس) , ت منشأ حسگر (داخلی یا وارداتی)، قابلیت پرداخت هزینه، یا توسعه خودمحور . پس از در نظر گرفتن موارد فوق، نوع حسگر قابل تعیین است، سپس شاخص‌های عملکرد خاص آن مشخص می‌شوند.

دوم, انتخاب حساسیت . معمولاً، در دامنه خطی یک سنسور، انتخاب حساسیت بیشتر ترجیح داده می‌شود. حساسیت بیشتر منجر به سیگنال‌های خروجی بزرگ‌تری می‌شود که نسبت به تغییرات کمیت اندازه‌گیری شده است، که این کار انجام دادن پردازش سیگنال را آسان‌تر می‌کند. با این حال، باید توجه داشت که حساسیت بالا ممکن است به راحتی نویز خارجی که به کمیت اندازه‌گیری شده مرتبط نیست را وارد کند که می‌تواند توسط سیستم بزرگ‌نمایی شده و دقت اندازه‌گیری را تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین، خود سنسور باید دارای نسبت سیگنال به نویز بالا باشد تا این مداخلات خارجی را به حداقل برساند.
حساسیت سنسور جهت‌دار است. برای اندازه‌گیری‌های تک‌جهتی که نیازمند الزامات جهت‌داری بالا هستند، باید از سنسورهایی استفاده کرد که حساسیت کمی در سایر جهت‌ها داشته باشند؛ برای اندازه‌گیری‌های چند بعدی، باید از سنسورهایی با حساسیت متقاطع کم استفاده کرد.

ت سوم، r ویژگی‌های پاسخ (زمان واکنش) . ویژگی پاسخ فرکانسی یک حسگر، محدوده فرکانسی قابل اندازه‌گیری کمیت مورد نظر را تعیین می‌کند که باید در محدوده فرکانسی مجاز، اندازه‌گیری بدون اعوجاج را حفظ کند. در عمل، همیشه پاسخ حسگر دارای تأخیر مشخصی است و ترجیحاً زمان تأخیر کوتاه‌تری انتخاب می‌شود.  پاسخ فرکانسی بالاتر، محدوده وسیع‌تری از فرکانس سیگنال‌های قابل اندازه‌گیری را فراهم می‌کند، در حالی که سیستم‌های مکانیکی با اینرسی بزرگ (به دلیل محدودیت‌های ساختاری) برای حسگرهایی با فرکانس طبیعی پایین‌تر و محدوده فرکانسی قابل اندازه‌گیری تنگ‌تر مناسب هستند. در اندازه‌گیری‌های دینامیکی، ویژگی‌های پاسخ باید با نوع سیگنال (حالت پایدار، گذرا، تصادفی و غیره) تطبیق داده شود تا خطاهای اضافی ایجاد نشود.

اول، محدوده خطی . دامنه خطی یک حسگر به دامنه ای اشاره دارد که در آن خروجی متناسب با ورودی است. نظریاتاً، حساسیت در این دامنه ثابت می ماند. یک دامنه خطی گسترده تر، امکان اندازه گیری در دامنه بزرگتر را فراهم می کند و دقت اندازه گیری را تضمین می کند. هنگام انتخاب یک حسگر، ابتدا باید بررسی کنید که آیا دامنه آن پس از تعیین نوع حسگر، نیازها را برآورده می کند.
در عمل، هیچ حسگری کاملاً خطی نیست و خطی بودن نسبی است. برای نیازهای اندازه گیری با دقت کم، حسگرهایی که خطای غیرخطی کوچکی دارند می توانند در یک دامنه خاص به عنوان خطی تقریب زده شوند، که به طور قابل ملاحظه ای از محاسبات اندازه گیری ساده می کند.

F دوم، ثبات . پایداری به توانایی یک حسگر در نگهداری از عملکرد ثابت پس از مدتی از استفاده اشاره دارد. عوامل موثر بر پایداری بلندمدت شامل ساختار حسگر و همچنین محیط کاری آن است. بنابراین، برای تضمین پایداری خوب، حسگرها باید سازگاری محیطی قوی داشته باشند.
قبل از انتخاب یک سنسور، محیط مورد استفاده قصد شده آن را بررسی کنید و یک سنسور مناسب انتخاب کنید یا اقداماتی را انجام دهید تا تأثیرات محیطی کاهش یابد. پایداری دارای شاخص‌های کمّی است؛ پس از گذشت عمر مفید، قبل از استفاده سنسور را مجدداً کالیبره کنید تا تغییر عملکرد آن تأیید شود. در کاربردهایی که نیاز به استفاده طولانی‌مدت بدون تعویض یا کالیبراسیون آسان دارند، الزامات پایداری سنسور سخت‌گیرانه‌تر است و باید بتواند در برابر آزمون‌های طولانی‌مدت مقاومت کند. -دوباره کالیبره کردن سنسور قبل از استفاده برای تأیید اینکه آیا عملکرد آن تغییر کرده است. -در کاربردهایی که نیاز به استفاده طولانی‌مدت بدون تعویض یا کالیبراسیون آسان دارند، الزامات پایداری سنسور سخت‌گیرانه‌تر است و باید بتواند در برابر آزمون‌های طولانی‌مدت مقاومت کند.

ثانیه سوم، دقت . دقت یک شاخص عملکردی حیاتی برای سنسورها و عاملی کلیدی در دقت اندازه‌گیری کل سیستم است. سنسورهای با دقت بالاتر گران‌تر هستند، بنابراین دقت سنسور فقط باید به اندازه‌ای باشد که نیازهای سیستم را برآورده کند—هیچ نیازی به دقت بیش از حد نیست. این امر امکان انتخاب سنسورهای ارزان‌تر و ساده‌تر را از میان سنسورهایی که اهداف اندازه‌گیری یکسانی را برآورده می‌کنند، فراهم می‌آورد.  برای تحلیل کیفی، سنسورهایی با تکرارپذیری بالا را انتخاب کنید نه آنهایی که دقت مطلق بالایی دارند.  برای تحلیل کمّی که نیازمند اندازه‌گیری‌های دقیق است، سنسورهایی با درجات دقت مناسب انتخاب کنید.
در کاربردهای خاصی که سنسور مناسبی موجود نیست، طراحی و تولید خودکار ممکن است ضروری باشد، به طوری که سنسورهای ساخته شده باید معیارهای عملکرد مورد نیاز را برآورده کنند.