Cách chọn cảm biến

Các cảm biến hiện đại khác nhau rất nhiều về nguyên lý và cấu trúc. Việc lựa chọn cảm biến phù hợp dựa trên các mục tiêu, đối tượng và môi trường đo lường cụ thể là vấn đề đầu tiên cần giải quyết khi đo một đại lượng. Sau khi xác định được cảm biến, các phương pháp và thiết bị đo lường đi kèm cũng có thể được xác định. Thành công của kết quả đo lường phần lớn phụ thuộc vào việc lựa chọn cảm biến có hợp lý hay không.

Thứ nhất, xá định ing loại cảm biến được chọn dựa trên đối tượng và môi trường đo lường

Để thực hiện một phép đo cụ thể, bước đầu tiên là cần xem xét nên sử dụng cảm biến theo nguyên lý nào, điều này đòi hỏi phải phân tích nhiều yếu tố. Ngay cả khi đo cùng một đại lượng vật lý, vẫn có nhiều nguyên lý cảm biến để lựa chọn. Tính phù hợp của một nguyên lý cảm biến phụ thuộc vào đặc điểm của đại lượng cần đo và điều kiện vận hành của cảm biến, cần xem xét các vấn đề cụ thể sau đây: m phạm vi đo , R yêu cầu về kích thước cảm biến dựa trên vị trí cần đo , c phương pháp đo tiếp xúc hoặc không tiếp xúc , phương pháp đầu ra tín hiệu (có dây hoặc không tiếp xúc) , nguồn gốc cảm biến (nội địa hoặc nhập khẩu), khả năng chi trả về chi phí, hoặc tự phát triển . Sau khi xem xét các yếu tố trên, loại cảm biến có thể được xác định, tiếp theo là các chỉ tiêu hiệu suất cụ thể.

Thứ hai, Lựa chọn độ nhạy . Thông thường, trong phạm vi tuyến tính của một cảm biến, độ nhạy cao hơn là điều được ưa chuộng. Độ nhạy cao dẫn đến các tín hiệu đầu ra lớn hơn tương ứng với sự thay đổi của đại lượng được đo, giúp việc xử lý tín hiệu trở nên dễ dàng hơn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng độ nhạy cao có thể dễ dàng đưa nhiễu từ bên ngoài không liên quan đến đại lượng được đo vào, và nhiễu này có thể bị hệ thống khuếch đại, ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Do đó, chính cảm biến phải có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao để giảm thiểu sự can thiệp từ các nguồn bên ngoài.
Độ nhạy của cảm biến có tính hướng. Đối với các phép đo theo một hướng với yêu cầu định hướng cao, hãy chọn các cảm biến có độ nhạy thấp ở các hướng khác; đối với các phép đo đa chiều, hãy chọn các cảm biến có độ nhạy chéo tối thiểu.

T thứ ba, r đặc tính phản hồi (Thời gian phản ứng) . Đặc tính đáp ứng tần số của một cảm biến quyết định dải tần số đo được của đại lượng cần đo, điều này phải đảm bảo phép đo không bị méo trong dải tần số cho phép. Trên thực tế, phản ứng của cảm biến luôn có một độ trễ nhất định, và thời gian trễ ngắn hơn là được ưu tiên.  Tần số đáp ứng cao hơn cho phép phạm vi tần số tín hiệu đo được rộng hơn, trong khi các hệ thống cơ khí có quán tính lớn (do giới hạn cấu trúc) phù hợp với các cảm biến có tần số tự nhiên thấp hơn và dải tần số đo được hẹp hơn. Trong các phép đo động, cần phối hợp đặc tính phản hồi với loại tín hiệu (ổn định, quá độ, ngẫu nhiên, v.v.) để tránh sai số quá mức.

Thứ tư, Phạm vi tuyến tính . Phạm vi tuyến tính của một cảm biến đề cập đến phạm vi mà đầu ra tỷ lệ thuận với đầu vào. Về lý thuyết, độ nhạy duy trì không đổi trong phạm vi này. Một phạm vi tuyến tính rộng hơn cho phép phạm vi đo lường lớn hơn và đảm bảo độ chính xác của phép đo. Khi chọn cảm biến, trước tiên hãy kiểm tra xem phạm vi của nó có đáp ứng yêu cầu sau khi xác định loại cảm biến hay không.
Trong thực tế, không có cảm biến nào là hoàn toàn tuyến tính, và tính tuyến tính là tương đối. Đối với các yêu cầu đo lường độ chính xác thấp, các cảm biến có lỗi phi tuyến nhỏ có thể được coi là tuyến tính trong một phạm vi nhất định, đơn giản hóa đáng kể việc đo lường.

F thứ năm, Độ ổn định . Độ ổn định đề cập đến khả năng duy trì hiệu suất không thay đổi của cảm biến sau một thời gian sử dụng. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định lâu dài bao gồm không chỉ cấu trúc của cảm biến mà còn cả môi trường hoạt động. Do đó, để đảm bảo độ ổn định tốt, các cảm biến phải có khả năng thích ứng môi trường mạnh.
Trước khi chọn một cảm biến, hãy tìm hiểu môi trường sử dụng dự định của nó và lựa chọn cảm biến phù hợp hoặc áp dụng các biện pháp giảm thiểu tác động từ môi trường. Độ ổn định có các chỉ tiêu định lượng; sau khi vượt quá tuổi thọ sử dụng, cần hiệu chuẩn lại cảm biến trước khi sử dụng để xác nhận xem hiệu suất có thay đổi hay không. -hiệu chuẩn lại cảm biến trước khi sử dụng để xác nhận xem hiệu suất có thay đổi hay không. Trong các ứng dụng yêu cầu sử dụng lâu dài mà không thể thay thế hoặc hiệu chuẩn lại dễ dàng, yêu cầu về độ ổn định của cảm biến khắt khe hơn, cần phải chịu được thử nghiệm trong thời gian dài. -cảm biến khắt khe hơn, cần phải chịu được thử nghiệm trong thời gian dài.

Theo yêu cầu thứ sáu, Độ chính xác . Độ chính xác là một chỉ số hiệu suất quan trọng của cảm biến và là yếu tố then chốt đối với độ chính xác đo lường của toàn bộ hệ thống. Cảm biến có độ chính xác càng cao thì giá thành càng đắt, do đó độ chính xác của cảm biến chỉ cần đáp ứng yêu cầu của hệ thống — không cần thiết phải quá cao. Điều này cho phép lựa chọn các cảm biến rẻ tiền và đơn giản hơn trong số những cảm biến đáp ứng cùng mục tiêu đo lường.  Đối với phân tích định tính, hãy chọn các cảm biến có độ lặp lại cao thay vì độ chính xác tuyệt đối cao.  Đối với phân tích định lượng yêu cầu các phép đo chính xác, hãy chọn các cảm biến có cấp độ độ chính xác phù hợp.
Trong các ứng dụng đặc biệt khi không có cảm biến thích hợp sẵn có, có thể cần thiết kế và sản xuất tự chế, với các cảm biến tự làm phải đáp ứng được yêu cầu hiệu suất.