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6 fattori chiave per la selezione dei sensori: Tipo, sensibilità, stabilità..

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6 fattori fondamentali per la selezione dei sensori: Spiegati in un articolo

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I sensori moderni variano notevolmente in termini di principio e struttura. Come selezionare ragionevolmente i sensori in base allo scopo specifico della misura, all'oggetto di misura e all'ambiente di misura, è il primo problema da risolvere nella misurazione. Una volta determinato il sensore, è possibile determinare anche il metodo di misura e l'apparecchiatura di misura adatti. Il successo o l'insuccesso dei risultati di misura dipende in larga misura dalla ragionevolezza della scelta del sensore.

01/inizio del principio del sensore
In base all'oggetto e all'ambiente di misura, per determinare il tipo di sensore per una misura specifica, la prima considerazione è il principio del sensore da utilizzare. Ciò richiede l'analisi di una serie di fattori prima di prendere una decisione. Infatti, anche per misurare la stessa grandezza fisica, si possono scegliere diversi principi di sensori. Per determinare quale sia il principio del sensore più appropriato, è necessario considerare i seguenti aspetti specifici, basati sulle caratteristiche del sensore e sulle condizioni d'uso: le dimensioni del campo di misura; i requisiti di volume del sensore nella posizione misurata; se la misura è a contatto o senza contatto; la fonte del sensore, se nazionale o importata, conveniente o sviluppata in proprio. Dopo aver preso in considerazione le questioni di cui sopra, si potrà determinare il tipo di sensore da utilizzare e quindi considerare gli indicatori di prestazione specifici del sensore.

02/Scelta della sensibilità
Di solito, nell'ambito del campo lineare del sensore, è auspicabile che la sensibilità del sensore sia la più elevata possibile. Infatti, solo quando la sensibilità è elevata e la variazione del valore misurato corrisponde a una variazione relativamente grande del segnale di uscita, è possibile elaborare il segnale. Tuttavia, va notato che un'elevata sensibilità del sensore facilita anche l'ingresso di rumori esterni non correlati, che verranno amplificati dal sistema di amplificazione, compromettendo l'accuratezza della misura. Pertanto, il sensore stesso deve avere un elevato rapporto segnale/rumore per ridurre al minimo l'introduzione di segnali di interferenza dal mondo esterno. La sensibilità del sensore è direzionale. Se la misura è di una grandezza unidirezionale con elevati requisiti direzionali, il sensore deve avere una sensibilità ridotta nell'altra direzione; se la misura è di un vettore multidimensionale, il sensore deve avere una sensibilità il più possibile ridotta.

03/Caratteristiche di risposta (tempo di risposta)
Le caratteristiche di risposta in frequenza del sensore determinano la gamma di frequenze da misurare. Deve essere mantenuta all'interno della gamma di frequenza consentita senza distorsioni delle condizioni di misura. In realtà, la risposta del sensore ha sempre un certo ritardo. È auspicabile che il tempo di ritardo sia il più breve possibile. Un'elevata risposta in frequenza del sensore consente di ampliare la gamma di frequenza del segnale misurabile. Tuttavia, a causa dell'impatto delle caratteristiche strutturali, l'inerzia del sistema meccanico è grande, quindi più bassa è la frequenza del sensore, più bassa è la frequenza del segnale misurabile. Nelle misure dinamiche, le caratteristiche di risposta devono essere basate sulle caratteristiche del segnale (stato stazionario, transitorio, casuale, ecc.) per evitare di produrre errori di sovraelongazione.

04Campo lineare
L'intervallo lineare del sensore è l'intervallo in cui l'uscita è proporzionale all'ingresso. In teoria, all'interno di questo intervallo, la sensibilità mantiene un valore fisso. Più ampio è il campo lineare del sensore, più ampio è il campo misurabile e può garantire un certo grado di precisione di misura. Nella scelta dei sensori, una volta determinato il tipo di sensore, la prima cosa da verificare è se l'intervallo soddisfa i requisiti. In realtà, nessun sensore può garantire una linearità assoluta; la sua linearità è relativa. Quando l'accuratezza di misura richiesta è relativamente bassa, entro un certo intervallo, l'errore non lineare del sensore può essere approssimato come lineare, con grande vantaggio per la misura.

05/Stabilità
La capacità di un sensore di mantenere le proprie prestazioni per un certo periodo di tempo senza subire variazioni è chiamata stabilità. I fattori che influenzano la stabilità a lungo termine del sensore, oltre alla struttura del sensore stesso, sono principalmente l'ambiente in cui il sensore viene utilizzato. Pertanto, affinché il sensore abbia una buona stabilità, deve avere una forte capacità di adattamento all'ambiente. Prima di scegliere il sensore, è necessario studiare l'ambiente di utilizzo e scegliere il sensore giusto in base all'ambiente di utilizzo specifico, oppure adottare misure appropriate per ridurre l'impatto dell'ambiente. Esistono indicatori quantitativi della stabilità del sensore. Dopo essere stato utilizzato per un certo periodo di tempo, il sensore deve essere ricalibrato per determinare se le sue prestazioni sono cambiate. In alcune applicazioni in cui il sensore deve essere utilizzato per lungo tempo e non può essere facilmente sostituito o calibrato, i requisiti di stabilità del sensore selezionato sono più severi, per poter resistere a un lungo periodo di utilizzo.

06/Precisione
L'accuratezza è un importante indicatore delle prestazioni del sensore ed è una parte importante dell'intero sistema di misura legato all'accuratezza della misura. Maggiore è l'accuratezza del sensore, maggiore è il suo costo. Pertanto, l'accuratezza del sensore dovrebbe essere solo quella necessaria per soddisfare i requisiti di precisione dell'intero sistema di misura, e non è necessario scegliere un'accuratezza troppo elevata. In questo modo, è possibile scegliere un sensore più economico e più semplice tra i tanti sensori che soddisfano lo stesso scopo di misura. Se lo scopo della misura è l'analisi qualitativa, la scelta della ripetibilità del sensore può essere elevata e non si deve scegliere il valore assoluto di alta precisione; se invece si tratta di un'analisi quantitativa e sono necessari valori di misura accurati, si deve scegliere un sensore con un livello di precisione che soddisfi i requisiti. Per alcune occasioni speciali in cui non è possibile scegliere il sensore giusto, è necessario progettare e produrre sensori propri. Le prestazioni dei sensori fatti in casa devono soddisfare i requisiti di utilizzo.

Promemoria caldo
Non è necessario perseguire ciecamente i "parametri massimi" quando si sceglie un sensore: è sufficiente che l'accuratezza corrisponda al sistema di misura, senza bisogno di spese eccessive. Per la stabilità, è necessario considerare in anticipo l'ambiente di utilizzo; per scenari come le condizioni di umidità o di alta temperatura, la priorità è la scelta di modelli resistenti all'ambiente. Durante le misure dinamiche, non dimenticate di adattare le caratteristiche di risposta del sensore alle caratteristiche del segnale (ad esempio, transitorio o stazionario) per evitare anche il problema degli errori eccessivi!

Se avete bisogno di consigli più specifici sulla scelta del sensore (ad esempio, per scenari specifici come i test industriali o il monitoraggio ambientale), non esitate a lasciare un commento con il vostro scenario di utilizzo. In seguito, forniremo a tutti i suggerimenti specifici per la selezione!