Как выбрать датчик

Современные датчики сильно различаются по принципам и конструкциям. Как разумно выбрать датчик в зависимости от конкретных целей измерения, объектов и условий среды — это первая задача, которую необходимо решить при измерении какой-либо величины. После того как датчик выбран, соответствующие методы измерения и оборудование также могут быть определены. Успех результатов измерений в значительной степени зависит от правильности выбора датчика.

Во-первых, опре дел ин тип датчика выбирается на основе объекта измерения и окружающей среды

Для проведения конкретного измерения первым шагом является выбор принципа работы датчика, что требует анализа нескольких факторов. Даже для измерения одной и той же физической величины может быть доступно несколько принципов датчиков. Подходящий принцип датчика зависит от характеристик измеряемой величины и условий эксплуатации датчика, что требует рассмотрения следующих конкретных вопросов: м диапазон измерения , п требования к размеру датчика в зависимости от измеряемого положения , С контактный или бесконтактный метод измерения , s метод выходного сигнала (проводной или бесконтактный) , s происхождение датчика (отечественный или импортный), доступность по стоимости или собственная разработка . После рассмотрения вышеуказанных факторов можно определить тип датчика, а затем — конкретные показатели производительности.

Во-вторых, Выбор чувствительности . Обычно, в линейном диапазоне датчика предпочтительнее более высокая чувствительность. Высокая чувствительность приводит к большим выходным сигналам, соответствующим изменениям измеряемой величины, что облегчает обработку сигнала. Однако следует отметить, что высокая чувствительность может легко вводить внешний шум, не связанный с измеряемой величиной, который может быть усилен системой и повлиять на точность измерений. Следовательно, сам датчик должен иметь высокое соотношение сигнал/шум для минимизации помех внешних источников.
Чувствительность датчика направлена. Для измерений в одном направлении с высокими требованиями к направлению выбирайте датчики с низкой чувствительностью в других направлениях; для многомерных измерений выбирайте датчики с минимальной взаимной чувствительностью.

Т третье, r характеристики срабатывания (время реакции) . Частотная характеристика датчика определяет диапазон измеряемых частот величины, при этом измерение должно быть без искажений в пределах допустимого частотного диапазона. На практике реакция датчика всегда имеет определённую задержку, и предпочтительны более короткие времена задержки.  Более высокая частота отклика позволяет охватить более широкий диапазон частот сигналов, в то время как механические системы с большой инерцией (из-за конструкционных ограничений) подходят для датчиков с более низкой собственной частотой и узким измеряемым частотным диапазоном. При динамических измерениях необходимо согласовывать характеристики отклика с типом сигнала (установившийся, переходный, случайный и т.д.), чтобы избежать чрезмерных погрешностей.

Во-первых, Линейный диапазон . Линейный диапазон датчика относится к диапазону, где выходной сигнал пропорционален входному. Теоретически, чувствительность остается постоянной в пределах этого диапазона. Более широкий линейный диапазон позволяет использовать больший диапазон измерений и обеспечивает точность измерений. При выборе датчика сначала убедитесь, что его диапазон соответствует требованиям после определения типа датчика.
На практике ни один датчик не является абсолютно линейным, и линейность является относительной. Для требований низкой точности измерений датчики с малыми нелинейными ошибками могут быть приближенно считаться линейными в определенном диапазоне, значительно упрощая измерения.

К во-вторых, Стабильность . Устойчивость означает способность датчика сохранять свои характеристики без изменений после периода использования. Факторы, влияющие на долгосрочную устойчивость, включают не только конструкцию датчика, но и его рабочую среду. Следовательно, для обеспечения хорошей устойчивости датчики должны иметь высокую адаптацию к окружающей среде.
Перед выбором датчика исследуйте условия его предполагаемого использования и выберите соответствующий датчик или примите меры для снижения влияния окружающей среды. Устойчивость имеет количественные показатели; по истечении срока службы необходимо повторно откалибровать датчик перед использованием, чтобы подтвердить, изменились ли его характеристики. -откалибровать датчик перед использованием, чтобы подтвердить, изменились ли его характеристики. В приложениях, где требуется длительное использование без возможности лёгкой замены или повторной калибровки, требования к устойчивости датчика являются более строгими, поскольку он должен выдерживать продолжительные испытания. -должен выдерживать продолжительные испытания.

С в-шестых, Точность . Точность является важным показателем характеристик датчика и ключевым фактором точности измерений всей системы. Датчики с более высокой точностью стоят дороже, поэтому точность датчика должна соответствовать требованиям системы — чрезмерно высокая точность не нужна. Это позволяет выбирать более дешёвые и простые датчики среди тех, которые удовлетворяют одинаковым целям измерения.  Для качественного анализа выбирайте датчики с высокой воспроизводимостью, а не с высокой абсолютной точностью.  Для количественного анализа, требующего точных измерений, выберите датчики с подходящими классами точности.
В специальных приложениях, где отсутствует подходящий датчик, может потребоваться самостоятельный дизайн и производство, причем самодельные датчики должны соответствовать требованиям к характеристикам.