كيفية اختيار مستشعر

تختلف المستشعرات الحديثة بشكل واسع من حيث المبادئ والهياكل. إن كيفية اختيار مستشعر بشكل معقول بناءً على أهداف القياس المحددة، والكائنات، والبيئات، هو أول مشكلة يجب حلها عند قياس كمية ما. بمجرد تحديد المستشعر، يمكن أيضًا تحديد طرق وأجهزة القياس الداعمة. ويعتمد نجاح نتائج القياس إلى حد كبير على ما إذا كان قد تم اختيار المستشعر بشكل معقول.

أولًا، حدد الغرض تقديم نوع المستشعر يعتمد على كائن القياس والبيئة

لإجراء قياس محدد، فإن أول خطوة هي التفكير في أي مبدأ لمستشعر سيتم استخدامه، مما يتطلب تحليل عوامل متعددة. حتى بالنسبة لقياس الكمية الفيزيائية نفسها، هناك عدة مبادئ للمستشعرات متاحة. وتعتمد ملاءمة مبدأ المستشعر على خصائص الكمية المقاسة وعلى ظروف تشغيل المستشعر، ويجب مراعاة القضايا المحددة التالية: ر نطاق القياس , ا متطلبات حجم المستشعر بناءً على الموقع المقاس ، سي طريقة القياس بالاتصال أو بدون اتصال , الس طريقة إخراج الإشارة (سلكية أو غير تلامسية) , الس مصدر المستشعر (محلي أو مستورد)، والقدرة على تحمل التكلفة، أو تم تطويره ذاتيًا . بعد النظر في النقاط المذكورة أعلاه، يمكن تحديد نوع المستشعر، يليه المؤشرات الأداء المحددة.

ثانيًا, اختيار الحساسية . بشكل عام، ضمن النطاق الخطي لمستشعر، يُفضل اختيار الحساسية الأعلى. تؤدي الحساسية العالية إلى إشارات خرج أكبر تتوافق مع التغيرات في الكمية المismeasured، مما يسهل معالجة الإشارة. ومع ذلك، يجب ملاحظة أن الحساسية العالية قد تدخل الضوضاء الخارجية بسهولة، والتي لا علاقة لها بالكمية المismeasured، ويمكن أن يتم تضخيمها بواسطة النظام وتؤثر على دقة القياس. لذلك، يجب أن يكون للمستشعر نفسه نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية لتقليل التداخل من المصادر الخارجية.
حساسية المستشعر هي اتجاهية. بالنسبة للقياسات أحادية الاتجاه ذات المتطلبات الاتجاه العالي، اختر مستشعرات ذات حساسية منخفضة في الاتجاهات الأخرى؛而对于 القياسات متعددة الأبعاد، اختر مستشعرات ذات حساسية عرضية صغيرة.

ت ثالثًا، ر خصائص الاستجابة (زمن التفاعل) . تحدد خاصية استجابة التردد للمستشعر نطاق التردد القابل للقياس لكمية القياس، والذي يجب أن يحافظ على قياس خالٍ من التشويه ضمن نطاق التردد المسموح به. في الواقع، تكون استجابة المستشعر دائمًا مصحوبة بتأخير معين، وتُفضل أوقات التأخير الأقصر.  تسمح استجابة التردد الأعلى بنطاق أوسع من ترددات الإشارة القابلة للقياس، في حين أن الأنظمة الميكانيكية ذات القصور الذاتي الكبير (بسبب القيود الهيكلية) تكون مناسبة للمستشعرات ذات التردد الطبيعي المنخفض ونطاقات القياس الأضيق. في القياسات الديناميكية، يجب مطابقة خصائص الاستجابة لنوع الإشارة (حالة مستقرة، عابرة، عشوائية، إلخ) لتجنب الأخطاء الكبيرة.

أولاً، المدى الخطي . يشير المدى الخطي لمستشعر إلى النطاق الذي يكون فيه الإخراج متناسباً مع المدخل. نظريًا، تظل الحساسية ثابتة ضمن هذا النطاق. يمكّن المدى الخطي الأوسع نطاق قياس أوسع ويضمن دقة القياس. عند اختيار مستشعر، تحقق أولاً إذا كان نطاقه يلبي المتطلبات بعد تحديد نوع المستشعر.
في الممارسة العملية، لا يوجد مستشعر خطي تمامًا، والخطية نسبية. بالنسبة لمتطلبات القياس بدقة منخفضة، يمكن تقريب المستشعرات ذات الأخطاء غير الخطية الصغيرة على أنها خطية ضمن نطاق معين، مما يبسط القياسات بشكل كبير.

م ثانياً، الاستقرار . الاستقرار يشير إلى قدرة المستشعر على الحفاظ على أدائه دون تغيير بعد فترة من الاستخدام. العوامل التي تؤثر على الاستقرار طويل الأمد تشمل ليس فقط بنية المستشعر ولكن أيضًا بيئة التشغيل. لذلك، لضمان استقرار جيد، يجب أن تكون للمستشعرات قابلية تكيف بيئي قوية.
قبل اختيار المستشعر، ادرس بيئة الاستخدام المقصودة واختر مستشعراً مناسباً أو اتخذ تدابير للحد من تأثيرات البيئة. إن الثبات يمتلك مؤشرات كمية؛ وبعد تجاوز العمر الافتراضي، يجب إعادة معايرة المستشعر قبل الاستخدام للتأكد من عدم تغير أدائه. -في التطبيقات التي تتطلب استخداماً طويلاً دون إمكانية سهلة للتبديل أو إعادة المعايرة، تكون متطلبات ثبات المستشعر أكثر صرامة، ويجب أن يكون قادراً على تحمل الاختبارات الطويلة الأمد. -ثالثاً،

س رابعاً، الدقة . الدقة هي مؤشر أداء حاسم في المستشعرات وعامل رئيسي في دقة القياس للنظام بأكمله. المستشعرات ذات الدقة الأعلى تكون أكثر تكلفة، وبالتالي يجب أن تلبي دقة المستشعر فقط متطلبات النظام—بدون الحاجة إلى دقة عالية بشكل مفرط. هذا يسمح باختيار مستشعرات أرخص وأبسط من بين تلك التي تحقق نفس أهداف القياس.  بالنسبة للتحليل الكيفي، اختر مستشعرات ذات تكرارية عالية بدلاً من دقة مطلقة عالية.  لتحليل الكمي الذي يتطلب قياسات دقيقة، اختر أجهزة استشعار ذات درجات دقة مناسبة.
في التطبيقات الخاصة حيث لا يوجد حساس مناسب، قد يكون من الضروري تصميم وإنتاج حساس خاص، مع ضرورة أن تلبي الحساسات المصنوعة يدويًا المتطلبات الأداء.