Функционируя по своему прямому назначению, любой датчик может быть подвержен воздействию самых разных физических факторов: температуры, давления, влажности, света, вибрации, радиации и т. д. При этом отчетливо воспринимать и измерять датчик должен лишь одну конкретную величину, которая называется, применительно к датчику, естественной измеряемой величиной. Обозначим ее буквой «А». Выходную же величину датчика обозначим буквой «В».
Тогда функциональная зависимость выходной величины датчика В от естественной измеряемой величины А, в статических условиях, будет называться статической характеристикой данного датчика S. Статическая характеристика датчика может быть выражена в форме таблицы, графика или в аналитическом виде.
Статическая чувствительность датчика
Среди характеристик любого датчика главной является статическая чувствительность датчика S. Она выражается как отношение малого приращения выходной величины В к малому приращению соответствующей естественной измеряемой величины А в статических условиях. Например В/А (вольт на ампер), если имеется ввиду резистивный датчик тока.
Данное выражение схоже с понятием коэффициента усиления для электронных устройств, который в принципе можно было бы назвать коэффициентом чувствительности или градиентом измеряемой величины.
Динамическая чувствительность датчика
Если условия работы датчика не статичны, если при изменениях наблюдается «инерционность», то речь можно вести о динамической чувствительности датчика Sd, которая выражается как отношение скорости изменения выходной величины датчика к скорости изменения соответствующей естественной измеряемой величины (входной величины). Например вольт в секунду / Ом в секунду, если имеется ввиду датчик температуры, выходное сопротивление которого изменяется в зависимости от измеряемой температуры.
Порог чувствительности датчика
Минимальное изменение естественной измеряемой величины, которое способно привести к реальному изменению выходной величины датчика, называют порогом чувствительности датчика. Например, порог чувствительности датчика температуры в 0,5 градуса означает, что меньшее изменение температуры (например на 0,1 градуса) на выходной величине датчика может вовсе никак не отразиться.
Нормальные условия эксплуатации датчика
Все эти параметры, как правило, регламентированы в документации для нормальных условий эксплуатации измерительного прибора. Под нормальными условиями понимают температуру окружающей среды в районе +25°С, атмосферное давление в районе 750 мм.рт.ст., относительную влажность воздуха в районе 65%, а также отсутствие вибраций и существенных электромагнитных полей. Допуски относительно отклонений от нормальных условий эксплуатации также указываются в документации на прибор.
Погрешность датчика
Любой датчик имеет дополнительные погрешности, которые могут быть вызваны изменением внешних условий, их значительным отклонением от нормальных условий. Данные погрешности выражаются в доле (выраженной в процентах) естественной измеряемой величины, отнесенной к изменению внешнего параметра, который не измеряется данным датчиком по его назначению. Например, погрешность 1% на 10°С температуры окружающей среды для датчика деформации или погрешность 1% на 10Э внешнего магнитного поля для датчика температуры.
Сегодня промышленностью выпускаются самые разные датчики: тока, магнитного поля, температуры, давления, влажности, деформации (тензометрические датчики), радиации, фотометрические, перемещения и т. д. Датчики различаются между собой по технологии изготовления: они бывают твердотельными, пленочными, мдп (металл-диэлектрик-полупроводник) и т. д. По выходному электрическому параметру встречаются: резистивные, емкостные, индуктивные датчики и т. д.
И хотя физических параметров, которые могут быть измерены при помощи датчиков, не счесть, в основе всех датчиков так или иначе лежат сенсоры, воспринимающие одно из нескольких физических воздействий: давление или деформацию, магнитное поле, температуру, свет, химическое действие газа и т. п.
Андрей Повный, Филиал БГТУ ГГПК