Wie man einen Sensor auswählt

Moderne Sensoren unterscheiden sich stark in ihren Prinzipien und Strukturen. Die erste Aufgabe bei der Messung einer physikalischen Größe ist es, einen Sensor entsprechend den spezifischen Messzielen, Objekten und Umgebungen sinnvoll auszuwählen. Sobald der Sensor festgelegt ist, können auch die passenden Messverfahren und Geräte bestimmt werden. der Erfolg der Messergebnisse hängt weitgehend davon ab, ob der Sensor sachgemäß ausgewählt wurde.

Zuerst bestimmen die der Sensortyp basiert auf dem Messobjekt und der Umgebung

Um eine konkrete Messung durchzuführen, ist der erste Schritt zu überlegen, welches Prinzip des Sensors verwendet werden soll, was eine Analyse mehrerer Faktoren erfordert. Selbst für die Messung derselben physikalischen Größe stehen mehrere Sensorprinzipien zur Verfügung. Die Eignung eines Sensorprinzips hängt von den Eigenschaften der zu messenden Größe und den Betriebsbedingungen des Sensors ab und erfordert die Berücksichtigung folgender spezifischer Aspekte: m messbereich , r anforderungen an die Sensorgröße basierend auf der Messposition , C kontakt- oder berührungslose Messmethode , s signal-Ausgabemethode (kabelgebunden oder berührungslos) , s sensorherkunft (inländisch oder importiert), Kosteneffizienz oder selbstentwickelt . Nach Berücksichtigung der oben genannten Faktoren kann der Sensortyp bestimmt werden, gefolgt von spezifischen Leistungsindikatoren.

Zweitens, Auswahl der Empfindlichkeit . Im Allgemeinen wird innerhalb des linearen Bereichs eines Sensors eine höhere Empfindlichkeit bevorzugt. Eine höhere Empfindlichkeit führt zu größeren Ausgangssignalen, die den Änderungen der gemessenen Größe entsprechen, was die Signalverarbeitung erleichtert. Es sollte jedoch beachtet werden, dass eine hohe Empfindlichkeit leicht äußere Störgeräusche einführen kann, die nicht zur gemessenen Größe gehören und vom System verstärkt werden können, was die Messgenauigkeit beeinträchtigt. Daher sollte der Sensor selbst einen hohen Signal-Rausch-Verhältniswert aufweisen, um Störungen von äußeren Quellen zu minimieren.
Die Empfindlichkeit eines Sensors ist richtungsabhängig. Bei einachsigen Messungen mit hohen Richtungsanforderungen sollten Sensoren mit geringerer Empfindlichkeit in anderen Richtungen ausgewählt werden; bei mehrdimensionalen Messungen sollten Sensoren mit minimaler Kreuzempfindlichkeit gewählt werden.

T drittens, r reaktionscharakteristik (Reaktionszeit) . Die Frequenzgangcharakteristik eines Sensors bestimmt den messbaren Frequenzbereich der zu erfassenden Größe, wobei innerhalb des zulässigen Frequenzbereichs eine verzerrungsfreie Messung gewährleistet sein muss. In der Praxis weist die Sensorreaktion immer eine gewisse Verzögerung auf, wobei kürzere Verzögerungszeiten bevorzugt werden.  Eine höhere Frequenzgangfähigkeit ermöglicht breitere messbare Signal-Frequenzbereiche, während mechanische Systeme mit großer Trägheit (aufgrund struktureller Einschränkungen) für Sensoren mit niedrigeren Eigenfrequenzen und schmaleren messbaren Frequenzbereichen geeignet sind. Bei dynamischen Messungen sollten die Reaktionseigenschaften an den Signaltyp (stationär, transient, zufällig usw.) angepasst werden, um übermäßige Fehler zu vermeiden.

Erstens, Linearer Bereich . Der lineare Bereich eines Sensors bezieht sich auf den Bereich, in dem die Ausgabe proportional zur Eingabe ist. Theoretisch bleibt die Empfindlichkeit innerhalb dieses Bereichs konstant. Ein breiterer linearer Bereich ermöglicht einen größeren Messbereich und gewährleistet die Messgenauigkeit. Beim Auswahl eines Sensors sollte zunächst überprüft werden, ob sein Bereich den Anforderungen entspricht, nachdem der Sensortyp bestimmt wurde.
In der Praxis ist kein Sensor absolut linear, und Linearität ist relativ. Bei niedriggenauen Messanforderungen können Sensoren mit kleinen nichtlinearen Fehlern innerhalb eines bestimmten Bereichs als linear angenähert werden, was die Messungen erheblich vereinfacht.

K zweitens, Stabilität . Stabilität bezieht sich auf die Fähigkeit eines Sensors, nach einer Nutzungsdauer seine Leistung unverändert beizubehalten. Faktoren, die die Langzeitstabilität beeinflussen, umfassen nicht nur die Struktur des Sensors, sondern auch dessen Betriebsumgebung. Daher müssen Sensoren, um eine gute Stabilität zu gewährleisten, eine starke Umweltanpassungsfähigkeit aufweisen.
Bevor Sie einen Sensor auswählen, untersuchen Sie dessen vorgesehene Einsatzumgebung und wählen Sie einen geeigneten Sensor aus oder ergreifen Sie Maßnahmen, um Umwelteinflüsse zu reduzieren. Stabilität hat quantitative Kenngrößen; nach Überschreiten der Nutzungsdauer muss der Sensor vor der Verwendung erneut kalibriert werden, um festzustellen, ob sich die Leistung verändert hat. -kalibrieren Sie den Sensor vor der Verwendung erneut, um zu überprüfen, ob sich die Leistung verändert hat. Bei Anwendungen, bei denen eine langfristige Nutzung ohne einfache Ersetzung oder Neukalibrierung erforderlich ist, gelten strengere Anforderungen an die Sensorstabilität, da diese einer dauerhaften Belastung standhalten müssen. -drittens,

S viertens, Genauigkeit . Genauigkeit ist ein entscheidender Leistungsindikator von Sensoren und ein wesentlicher Faktor für die Messgenauigkeit des gesamten Systems. Hochpräzise Sensoren sind teurer, daher muss die Genauigkeit des Sensors nur den Anforderungen des Systems genügen – es ist nicht notwendig, übermäßig hohe Präzision anzustreben. Dadurch können unter den Sensoren, die dieselben Messziele erfüllen, kostengünstigere und einfachere Modelle ausgewählt werden.  Für die qualitative Analyse sollten Sensoren mit hoher Wiederholgenauigkeit gewählt werden, nicht unbedingt solche mit hoher absoluter Genauigkeit.  Für die quantitative Analyse, die präzise Messungen erfordert, wählen Sie Sensoren mit geeigneten Genauigkeitsklassen aus.
In speziellen Anwendungen, in denen kein passender Sensor verfügbar ist, kann es notwendig sein, selbst zu entwerfen und herzustellen, wobei selbstgemachte Sensoren die Leistungsanforderungen erfüllen müssen.