ویژگی های اصلی سنسور

سنسور استاتیک
خصوصیات استاتیکی یک سنسور به ارتباط بین خروجی و ورودی سنسور برای سیگنال ورودی استاتیک اشاره دارد. از آنجایی که کمیت ورودی و خروجی مستقل از زمان هستند، رابطه بین آنها، یعنی مشخصه های استاتیکی حسگر را می توان با یک معادله جبری بدون متغیرهای زمانی، یا با رسم منحنی مشخصه با کمیت ورودی به عنوان توصیف کرد. abscissa و مقدار خروجی مربوطه به عنوان مختصات. پارامترهای اصلی که ویژگی های استاتیکی سنسور را مشخص می کنند عبارتند از: خطی بودن، حساسیت، پسماند، تکرارپذیری، دریفت و غیره.

1. خطی بودن: به درجه انحراف منحنی رابطه واقعی بین خروجی و ورودی سنسور از خط مستقیم اتصال اشاره دارد. به عنوان نسبت حداکثر انحراف بین منحنی مشخصه واقعی و خط برازش در محدوده مقیاس کامل به خروجی در مقیاس کامل تعریف می شود.

2. حساسیت: حساسیت یک شاخص مهم از ویژگی های استاتیک یک سنسور است. به عنوان نسبت افزایش خروجی به افزایش متناظر ورودی که باعث افزایش می شود، تعریف می شود. S برای نشان دادن حساسیت استفاده می شود.

3. هیسترزیس: پدیده ای است که منحنی های مشخصه ورودی و خروجی سنسور در هنگام تغییر کمیت ورودی از کوچک به بزرگ (سکته مثبت) و کمیت ورودی از بزرگ به کوچک (سکته معکوس) با هم منطبق نمی شوند. برای سیگنال های ورودی با اندازه یکسان، سیگنال های خروجی حرکت رو به جلو و معکوس سنسور برابر نیست و این تفاوت را اختلاف پسماند می نامند.

4. تکرارپذیری: تکرارپذیری به درجه ای اطلاق می شود که منحنی های مشخصه به دست آمده توسط حسگر زمانی که کمیت ورودی مقیاس کامل را در یک جهت برای چندین بار تغییر می دهد، ناسازگار است.

5. دریفت: دریفت سنسور به تغییر خروجی سنسور در طول زمان در حالی که مقدار ورودی ثابت می ماند اشاره دارد که به آن رانش می گویند. دو دلیل برای رانش وجود دارد: یکی پارامترهای ساختاری خود سنسور است. دوم محیط اطراف (مانند دما، رطوبت و غیره) است.
6. وضوح: هنگامی که ورودی سنسور به آرامی از مقدار غیر صفر افزایش می یابد، خروجی پس از گذشتن از یک افزایش معین به طور قابل مشاهده تغییر می کند و این افزایش ورودی را وضوح سنسور، یعنی حداقل افزایش ورودی می نامند.

7. آستانه: هنگامی که ورودی سنسور به آرامی از مقدار صفر افزایش می یابد، خروجی پس از رسیدن به مقدار مشخصی به طور قابل مشاهده تغییر می کند و این مقدار ورودی را ولتاژ آستانه سنسور می نامند.

دینامیک سنسور
به اصطلاح مشخصه های دینامیکی به ویژگی های خروجی سنسور در هنگام تغییر ورودی اشاره دارد. در عمل، ویژگی های دینامیکی یک سنسور اغلب بر حسب پاسخ آن به برخی از سیگنال های ورودی استاندارد بیان می شود. این به این دلیل است که پاسخ سنسور به سیگنال ورودی استاندارد به راحتی به صورت آزمایشی یافت می شود و رابطه خاصی بین پاسخ آن به سیگنال ورودی استاندارد و پاسخ آن به هر سیگنال ورودی وجود دارد. رایج‌ترین سیگنال‌های ورودی استاندارد، سیگنال پله‌ای و سیگنال سینوسی هستند، بنابراین ویژگی‌های دینامیکی سنسور نیز در پاسخ پله و پاسخ فرکانسی بیان می‌شوند.

خطی بودن
به طور معمول، خروجی مشخصه استاتیک واقعی سنسور یک منحنی است تا یک خط مستقیم. در عمل، برای اینکه متر دارای مقیاس یکنواخت باشد، اغلب از یک خط مستقیم مناسب برای تقریب منحنی مشخصه واقعی استفاده می شود و خطی بودن (خطای غیر خطی) شاخص عملکرد این تقریب است.
راه های مختلفی برای انتخاب خط اتصال وجود دارد. به عنوان مثال، خط مستقیم نظری که توسط ورودی صفر و نقطه خروجی در مقیاس کامل متصل می شود به عنوان خط اتصال استفاده می شود. یا خط مستقیم نظری با کوچکترین مجموع مربعات انحرافات از هر نقطه روی منحنی مشخصه به عنوان خط برازش استفاده می شود و این خط برازش را خط برازش حداقل مربعات می نامند.

حساسیت
حساسیت به نسبت تغییر در خروجی △y به تغییر مقدار ورودی △x در عملکرد حالت پایدار سنسور اشاره دارد.
این شیب منحنی مشخصه خروجی یک ورودی است. اگر یک رابطه خطی بین خروجی و ورودی سنسور وجود داشته باشد، حساسیت S یک ثابت است. در غیر این صورت با مقدار ورودی متفاوت خواهد بود.
بعد حساسیت نسبت بعد خروجی به کمیت ورودی است. برای مثال، اگر ولتاژ خروجی سنسور جابجایی 1 میلی متر و ولتاژ خروجی 200 میلی ولت تغییر کند، حساسیت آن باید 200 میلی ولت بر میلی متر بیان شود.
هنگامی که ابعاد خروجی و ورودی سنسور یکسان است، حساسیت را می توان به عنوان بزرگنمایی درک کرد.
افزایش حساسیت منجر به دقت اندازه گیری بالا می شود. با این حال، هر چه حساسیت بیشتر باشد، محدوده اندازه گیری باریک تر و پایداری بدتر است.

قطعنامه
وضوح به توانایی یک حسگر برای درک کوچکترین تغییر اندازه گیری شده اشاره دارد. یعنی اگر ورودی به آرامی از مقدار غیر صفر تغییر کند. زمانی که مقدار تغییر ورودی از مقدار مشخصی تجاوز نکند، خروجی سنسور تغییر نخواهد کرد، یعنی سنسور نمی تواند تغییر این ورودی را تشخیص دهد. خروجی آن تنها زمانی تغییر می کند که ورودی بیشتر از وضوح تغییر کند.
به طور کلی، وضوح سنسور در هر نقطه در محدوده مقیاس کامل یکسان نیست، بنابراین حداکثر تغییر در کمیت ورودی که می تواند باعث تغییر مرحله خروجی در محدوده مقیاس کامل شود، اغلب به عنوان اندازه گیری استفاده می شود. وضوح این معیارها به عنوان وضوح به عنوان درصدی از مقیاس کامل نامیده می شوند. وضوح با پایداری سنسور همبستگی منفی دارد.