Come selezionare un sensore

I sensor moderni variano notevolmente per principi e strutture. Come selezionare in modo ragionevole un sensore in base a specifici obiettivi, oggetti e ambienti di misurazione è il primo problema da risolvere quando si effettua una misurazione. Una volta determinato il sensore, i metodi e le attrezzature di misurazione di supporto possono essere anch'essi identificati. Il successo dei risultati della misurazione dipende in larga misura dalla corretta scelta del sensore.

Primo, d etermin ing il Tipo di Sensore in Base all'Oggetto e all'Ambiente di Misura

Per eseguire una misurazione specifica, il primo passo è considerare quale principio di sensore utilizzare, il che richiede l'analisi di diversi fattori. Anche per la misurazione della stessa grandezza fisica, sono disponibili diversi principi di sensore. L'idoneità di un principio di sensore dipende dalle caratteristiche della grandezza da misurare e dalle condizioni operative del sensore, richiedendo la considerazione delle seguenti questioni specifiche: m intervallo di misura , r requisiti per le dimensioni del sensore in base alla posizione da misurare , C metodo di misurazione a contatto o senza contatto , s metodo di uscita del segnale (cablato o senza contatto) , s origine del sensore (nazionale o importato), convenienza economica, oppure sviluppato internamente . Dopo aver considerato quanto sopra, si può determinare il tipo di sensore, seguito da indicatori specifici di prestazione.

Secondo, Selezione della Sensibilità . In generale, all'interno della gamma lineare di un sensore, si preferisce una maggiore sensibilità. Una maggiore sensibilità porta a segnali di output più grandi corrispondenti ai cambiamenti della quantità misurata, facilitando il trattamento del segnale. Tuttavia, va notato che una alta sensibilità può facilmente introdurre rumore esterno non correlato alla quantità misurata, che può essere amplificato dal sistema e influenzare l'accuratezza delle misure. Pertanto, il sensore stesso dovrebbe avere un alto rapporto segnale-rumore per minimizzare le interferenze da fonti esterne.
La sensibilità dei sensori è direzionale. Per misurazioni unidirezionali con requisiti direzionali elevati, selezionare sensori con bassa sensibilità in altre direzioni; per misurazioni multidimensionali, scegliere sensori con una minima sensibilità incrociata.

T terzo, r caratteristiche di Risposta (Tempo di Reazione) . La caratteristica di risposta in frequenza di un sensore determina la gamma di frequenze misurabili della grandezza in esame, che deve mantenere una misurazione priva di distorsioni entro la gamma di frequenza ammissibile. In pratica, la risposta del sensore presenta sempre un certo ritardo, e sono preferiti tempi di ritardo più brevi.  Una maggiore risposta in frequenza consente ampie gamme di frequenze di segnale misurabili, mentre i sistemi meccanici con elevata inerzia (a causa di limitazioni strutturali) sono adatti a sensori con frequenze naturali più basse e gamme di frequenza misurabili più ristrette. Nelle misurazioni dinamiche, è necessario abbinare le caratteristiche di risposta al tipo di segnale (stazionario, transitorio, casuale, ecc.) per evitare errori eccessivi.

In primo luogo, Gamma lineare . Il intervallo lineare di un sensore si riferisce all'intervallo in cui l'uscita è proporzionale all'ingresso. Teoricamente, la sensibilità rimane costante all'interno di questo intervallo. Un intervallo lineare più ampio consente un intervallo di misura più vasto e garantisce l'accuratezza delle misure. Quando si seleziona un sensore, verificare prima se il suo intervallo soddisfa i requisiti dopo aver determinato il tipo di sensore.
Nella pratica, nessun sensore è assolutamente lineare e la linearità è relativa. Per esigenze di misura a bassa precisione, i sensori con errori non lineari piccoli possono essere approssimati come lineari all'interno di un certo intervallo, semplificando notevolmente le misurazioni.

F in secondo luogo, Stabilità . La stabilità si riferisce alla capacità di un sensore di mantenere inalterate le prestazioni dopo un periodo di utilizzo. I fattori che influiscono sulla stabilità a lungo termine includono non solo la struttura del sensore, ma anche il suo ambiente operativo. Pertanto, per garantire una buona stabilità, i sensori devono avere una forte capacità di adattamento ambientale.
Prima di selezionare un sensore, analizzare l'ambiente di utilizzo previsto e scegliere un sensore adeguato oppure adottare misure per mitigare gli impatti ambientali. La stabilità ha indicatori quantitativi; dopo aver superato la durata di vita utile, ricalibrare il sensore prima dell'uso per verificare se le prestazioni sono cambiate. -ricalibrare il sensore prima dell'uso per verificare se le prestazioni sono cambiate. In applicazioni che richiedono un uso prolungato senza facile sostituzione o ricalibrazione, i requisiti di stabilità del sensore sono più severi, in quanto devono resistere a test prolungati. -ricalibrare il sensore prima dell'uso per verificare se le prestazioni sono cambiate. In applicazioni che richiedono un uso prolungato senza facile sostituzione o ricalibrazione, i requisiti di stabilità del sensore sono più severi, in quanto devono resistere a test prolungati.

S in sesto luogo, Precision . L'accuratezza è un indicatore critico delle prestazioni dei sensori ed è un fattore chiave nella precisione della misurazione dell'intero sistema. I sensori con maggiore accuratezza sono più costosi; pertanto, l'accuratezza del sensore deve soddisfare solo i requisiti del sistema, senza necessità di precisioni eccessivamente elevate. Ciò consente di selezionare sensori più economici e semplici tra quelli che soddisfano gli stessi obiettivi di misurazione.  Per l'analisi qualitativa, scegliere sensori con elevata ripetibilità piuttosto che elevata accuratezza assoluta.  Per analisi quantitative che richiedono misurazioni precise, selezionare sensori con classi di accuratezza adeguate.
In applicazioni speciali in cui non è disponibile alcun sensore adatto, potrebbe essere necessario progettare e produrre autonomamente, assicurandosi che i sensori realizzati soddisfino i requisiti di prestazione.