Um eine konkrete Messaufgabe zu lösen, muss zunächst überlegt werden, welches Sensorprinzip zum Einsatz kommt. Dies erfordert die Analyse verschiedener Faktoren, bevor eine Entscheidung getroffen wird.
Selbst bei der Messung derselben physikalischen Größe stehen mehrere Sensorprinzipien zur Verfügung. Welches Sensorprinzip besser geeignet ist, hängt von den Eigenschaften der Messgröße und den Betriebsbedingungen des Sensors ab. Zu den zu berücksichtigenden spezifischen Aspekten gehören: die Größe des Messbereichs; die Größenanforderungen des Sensors basierend auf dem Messort; ob die Messmethode Kontakt oder berührungslos ist; die Signalausgabemethode (kabelgebunden oder drahtlos); und die Herkunft des Sensors (inländisch oder importiert), die Erschwinglichkeit oder ob er kundenspezifisch-entworfen werden muss.
Nach Berücksichtigung dieser Probleme kann der Sensortyp bestimmt und anschließend die spezifischen Leistungsindikatoren des Sensors berücksichtigt werden.
Empfindlichkeitsauswahl
Im Allgemeinen ist es innerhalb des linearen Bereichs des Sensors wünschenswert, dass die Empfindlichkeit des Sensors so hoch wie möglich ist. Dies liegt daran, dass eine höhere Empfindlichkeit zu einem größeren Ausgangssignalwert führt, der Änderungen in der Messgröße entspricht, was sich positiv auf die Signalverarbeitung auswirkt. Es ist jedoch zu beachten, dass eine hohe Sensorempfindlichkeit auch dazu führt, dass externes Rauschen, das nichts mit der Messgröße zu tun hat, leichter eindringt und durch das Verstärkungssystem verstärkt wird, was sich auf die Messgenauigkeit auswirkt. Daher sollte der Sensor selbst ein hohes Signal-zu-Verhältnis aufweisen, um Störsignale aus der externen Umgebung zu minimieren.
Die Sensorempfindlichkeit ist gerichtet. Wenn es sich bei der Messgröße um einen einzelnen Vektor handelt und seine Richtungsabhängigkeit entscheidend ist, sollte ein Sensor mit geringer Empfindlichkeit in anderen Richtungen ausgewählt werden; Handelt es sich bei der Messgröße um einen mehrdimensionalen Vektor, sollte die Querempfindlichkeit des Sensors möglichst gering sein.
Frequenzgangeigenschaften
Die Frequenzgangcharakteristik des Sensors bestimmt den Frequenzbereich der Messgröße, der innerhalb des zulässigen Frequenzbereichs unverzerrt bleiben muss. In der Realität erfolgt die Reaktion des Sensors immer mit einer gewissen Verzögerung; Idealerweise sollte diese Verzögerungszeit so kurz wie möglich sein.
Je höher der Frequenzgang des Sensors ist, desto größer ist der Bereich messbarer Signalfrequenzen.
Bei dynamischen Messungen sollten die Antworteigenschaften auf der Grundlage der Eigenschaften des Signals (stationärer Zustand, Übergang, Zufall usw.) berücksichtigt werden, um übermäßige Fehler zu vermeiden.
Linearer Bereich
Der lineare Bereich eines Sensors bezieht sich auf den Bereich, in dem der Ausgang proportional zum Eingang ist. Theoretisch bleibt die Empfindlichkeit innerhalb dieses Bereichs konstant. Ein größerer linearer Bereich bedeutet einen größeren Messbereich und gewährleistet eine gewisse Messgenauigkeit. Bei der Auswahl eines Sensors wird nach der Festlegung des Sensortyps zunächst geprüft, ob dessen Messbereich den Anforderungen entspricht. Allerdings kann in der Realität kein Sensor eine absolute Linearität garantieren; seine Linearität ist immer relativ. Wenn die erforderliche Messgenauigkeit innerhalb eines bestimmten Bereichs relativ gering ist, können Sensoren mit kleinen nicht-linearen Fehlern als linear angenähert werden, was den Messvorgang erheblich vereinfacht.
Stabilität
Die Fähigkeit eines Sensors, seine Leistung nach einer Nutzungsdauer unverändert beizubehalten, wird als Stabilität bezeichnet. Faktoren, die die Langzeitstabilität eines Sensors beeinflussen, sind neben der Struktur des Sensors vor allem die Betriebsumgebung des Sensors. Um eine gute Sensorstabilität zu gewährleisten, muss der Sensor daher über eine starke Anpassungsfähigkeit an die Umgebung verfügen.
Vor der Auswahl eines Sensors sollte die Betriebsumgebung untersucht und anhand der spezifischen Umgebung ein geeigneter Sensor ausgewählt oder geeignete Maßnahmen zur Minimierung von Umwelteinflüssen ergriffen werden.
Die Sensorstabilität verfügt über quantitative Indikatoren. Nach Überschreiten der Lebensdauer sollte vor dem Einsatz eine Neukalibrierung durchgeführt werden, um festzustellen, ob sich die Leistung des Sensors verändert hat.
In einigen Anwendungen, in denen Sensoren über einen längeren Zeitraum verwendet werden müssen und nicht einfach ausgetauscht oder kalibriert werden können, sind die Stabilitätsanforderungen für den ausgewählten Sensor strenger und er muss einer längeren Verwendung standhalten können.
Genauigkeit
Die Genauigkeit ist ein wichtiger Leistungsindikator eines Sensors und ein entscheidendes Glied für die Gesamtmessgenauigkeit des gesamten Messsystems. Je höher die Genauigkeit des Sensors, desto teurer ist er. Daher muss die Genauigkeit des Sensors nur die Genauigkeitsanforderungen des gesamten Messsystems erfüllen; Es besteht keine Notwendigkeit, eine zu wählen, die übermäßig genau ist. Dies ermöglicht die Auswahl eines günstigeren und einfacheren Sensors unter vielen Sensoren, die den gleichen Messzweck erfüllen.
Wenn der Messzweck eine qualitative Analyse ist, ist ein Sensor mit hoher Wiederholgenauigkeit ausreichend; ein Sensor mit hoher Absolutwertgenauigkeit ist nicht erforderlich. Wenn es um eine quantitative Analyse geht und präzise Messwerte benötigt werden, muss ein Sensor ausgewählt werden, dessen Genauigkeit den Anforderungen entspricht.
Für einige spezielle Anwendungen, bei denen kein geeigneter Sensor gefunden werden kann, ist es erforderlich, den Sensor selbst zu entwerfen und herzustellen. Die Leistung des selbst erstellten Sensors sollte den Nutzungsanforderungen entsprechen.