Википедија

Сензор

je uređaj koji meri fizičke veličine i konvertuje ih u signal čitljiv posmatraču i/ili instrumentu.

Сензор (енгл. сенсор; често и - давач, осетило, детектор) је уређај који мери физичке величине и конвертује их у сигнал читљив посматрачу и/или инструменту. На пример, живин термометар конвертује измерену температуру у ширење живине течности, која се може очитати на цеви са подеоцима. Сензори имају широку примену у свакодневном животу: код екрана осетљивих на додир, код врата и елеватора у јавним објектима, код осветљења и аларма и многих других уређаја: аутомобила, авиона, медицинских уређаја, робота, индустријских машина и другде. Индикатор сензора показује промене излазних величина у односу на мерене величине. Сензори који мере прецизне величине захтевају већу осетљивост. Технолошки напредак омогућио је израду сензора са детаљима микрометарских димензија. Они користе МЕМС технологију и називају се микросензори.

Светлосни сензор

Сензори се користе у свакодневним предметима као што су тастери лифта осетљиви на додир (тактилни сензор) и лампе које се затамњују или осветљавају додиром њихове основе, и у безбројним применама којих већина људи никада није свесна. Са напретком у области микромашина и платформама микроконтролера лаких за коришћење, употреба сензора се проширила изван традиционалних поља мерења температуре, притиска и протока,[1] на пример у МАРГ сензорима.

Аналогни сензори као што су потенциометри и отпорници за детекцију силе још увек се широко користе. Њихове примене укључују производне процесе и машине, авионе и ваздухопловство, аутомобиле, медицину, роботику и многе друге аспекте нашег свакодневног живота. Постоји широк спектар других сензора који мере хемијска и физичка својства материјала, укључујући оптичке сензоре за мерење индекса преламања, вибрационе сензоре за мерење вискозности течности и електрохемијске сензоре за праћење пХ течности.

Осетљивост сензора показује колико се мења његов излаз када се промени улазна величина коју мери. На пример, ако се жива у термометру помери за 1 цм када се температура промени за 1 °Ц, њена осетљивост је 1 цм/°Ц (то је у основи нагиб дy/дx који претпоставља линеарну карактеристику). Неки сензори такође могу утицати на оно што мере; на пример, термометар собне температуре уметнут у врућу шољу течности хлади течност док течност загрева термометар. Сензори су обично дизајнирани да имају мали утицај на оно што се мери; смањење сензора често побољшава ово и може донети друге предности.[2]

Технолошки напредак омогућава да се све више сензора производи на микроскопској скали као микросензори користећи МЕМС технологију. У већини случајева, микросензор постиже знатно брже време мерења и већу осетљивост у поређењу са макроскопским приступима.[2][3] Због све веће потражње за брзим, приступачним и поузданим информацијама у данашњем свету, сензори за једнократну употребу — јефтини и лаки за коришћење уређаји за краткорочно надгледање или једнократна мерења — у последње време добијају све већи значај. Користећи ову класу сензора, критичне аналитичке информације може добити било ко, било где и у било које време, без потребе за поновном калибрацијом и бриге о контаминацији.[4]

Типови сензора уреди

Сензори су врста конвертора (претварача). Они једну физичку величину претварају у другу. Због тога се они могу класификовати по типу енергије коју преносе.

  • Оптички
    • Светлосни сензори, или фотодетектори, укључујући полупроводничке као што су фото-ћелија, фото-диода, фото-транзистор, ЦЦД, сензор слике и др.
    • Инфрацрвени сензори (ИЦ) користе инфрацрвене зраке за детекцију предмета у окружењу и извора топлоте
    • Сензори близине — тип сензора растојања али много прецизнији и сложенији. Детектује само одређена растојања. Може бити оптички - комбинација фото-ћелије, ЛЕД диоде или ласера. Користи се код мобилних телефона, детектора папира код уређаја за фотокопирање, функције успављивања код преносних рачунара и других уређаја.
    • Ласерски скенер — узак сноп светлости се емитује на простор преко огледала. Сензор фото-ћелије постављен на одређеном растојању прима светлост која се одбија од објекта који се нађе на том простору и који се на тај начин детектује. Посебним методама (триангулација) може се израчунати и растојање објекта од циљане локације.
    • Фокус — Велика индустријска сочива могу бити фокусирана на серво систем. Растојање фокусираног елемента одређује се подешавањем сочива.
    • Бинокулар — Две слике добијене са исте почетне линије преклапају се системом огледала и призми. Њихово подешавање користи се за утврђивање растојања.
    • Интерферометар — Интерференција снопова послатих и рефлектованих таласа светлости добијене из кохерентног извора као што је ласер се мери и на основу добијених параметара израчунава се растојење са изузетно високом прецизношћу.
    • Скинтилометар — мери количину расипања светлости у атмосфери
    • Фибер оптички сензори
  • Јонско зрачење
    • Сензори зрачења: Гајгеров бројач, досиметар, детектор неутрона, бројач искри
    • Сензори субатомских остатака: Детектор остатака, облачна комора, атомска комора
  • Акустички
    • Акустички: користе временско кашњење простирања ултразвучних УВ таласа. Коришћени су средином XX века код полароид камера и робота за мерење даљине.
    • Звучни сензори: микрофон, хидрофон, сеизмометар.

Класификација мерних грешака уреди

Идеалан сензор је онај који је линеран у целом опсегу мерених вредности. Требало би да је добијени сигнал увек линеарно сразмеран мереној вредности. При томе на њега не би смео да има утицај ниједан други објекат у окружењу, нити би он смео да има икакав утицај на мерени објекат. То је у пракси неоствариво. Зато се мери његова осетљивост као однос између измерене и стварне величине.

Одступања која се јављају код различитих врста сензора су:

  • Осетљивост може код појединих сензора бити различита тј. варирати код различитих величина. То зовемо грешка осетљивости.
  • Опсег добијених величина је увек лимитиран, тако да ће један сензор дати своју максималну, односно минималну вредност у случају да су измерене вредности изван пуног опсега сензора.
  • Ако добијена величина није нула, када је мерена величина нула каже се да сензор има померај (offset).
  • Када осетљивост није константна за различите измерене вредности, то називамо нелинеарност. Она се обично јавља на крајевимиа опсега мерења.
  • Девијација која се јавља због великих промена мерених величина назива се динамичка грешка.
  • Ако излазни сигнал мења отпорност мереног објекта то називамо помак (дрифт)
  • Временски отклон - јавља се услед дуготрајног коришћења сензора
  • Шум (енг. noise) - непредвидиве девијације у сигналу током времена
  • Хистереза је грешка која се јавља када се променом положаја мереног објекта добијају различите и неодговарајуће вредности на излазу.
  • Код сензора са дигиталним излазом обавезно долази до апроксимације добијених величина и то је грешка апроксимације или грешка дигитализације.
  • Сензори у неким случајевима могу бити ометени деловањем мереног објекта, рецимо његовом температуром или зрачењем.

Све ове грешке могу се поделити на системске грешке и случајне грешке. Системске грешке се предупређују различитим врстама калибрације, док се случајне грешка као што су различите врсте шумова смањују процисирањем сигнала, филтрацијом и сл.

Резолуција уреди

Резолуција сензора је најмања промена коју он може да детектује на мереној величини. Везана је за прецизност мерног уређаја.

Репродуктивност уреди

Репродуктивност представља грешку излазног сигнала која је проузрокована немогућношћу сензора да при истом побудном сигналу даје исту излазну вредност.

Хемијски сенсори уреди

Хемијски сензор је самостални аналитички уређај који може да пружи информације о хемијском саставу свог окружења, односно течне или гасне фазе.[5][6] Информације се пружају у облику мерљивог физичког сигнала који је у корелацији са концентрацијом одређене хемијске врсте (назване аналит). Два главна корака су укључена у функционисање хемијског сензора, наиме, препознавање и трансдукција. У кораку препознавања, молекули аналита селективно формирају интеракције са рецепторским молекулима или местима укљученим у структуру елемента за препознавање сензора. Сходно томе, карактеристичан физички параметар варира и ова варијација се извештава помоћу интегрисаног претварача који генерише излазни сигнал. Хемијски сензор заснован на материјалу за препознавање биолошке природе је биосензор. Међутим, пошто ће синтетички биомиметички материјали донекле заменити биоматеријале за препознавање, оштро прављење разлике између биосензора и стандардног хемијског сензора је сувишно. Типични биомиметички материјали који се користе у развоју сензора су молекуларно утиснути полимери и аптамери.[7]

Биолошки сензори уреди

Живи организми поседују биолошке сензоре који функционишу слично досада описаним типовима. У највећем броју случаја они су послужили као инспирација за дизајнирање техничких сензора.

Живи организми поседују ћелије осетљиве на:

  • светло, покрет, температуру, мегнетно поље, гравитацију, вибрације, влагу, притисак, електрично поље, звук и друге утицаје спољног окружења
  • физичке аспекте унутрашњости као што су: истазање, покрети организма, локација упале
  • велики број једињења као што су токсини, храњива једињења и феромони
  • присуство интеракције биомолекула и неких кинетичких параметара
  • многе промене унутрашњег метаболизма: ниво шећера, ниво оксигена, притисак у крви.
  • константне промене код сигналних молекула као што су хормони, неуротрансмитери
  • понекад и разликује протеине појединих организама

Вештачки сензори који имитирају билошке сензоре користећи биолошке сензитивне компоненте називају се биосензори.

Људски разум је пример функционисања специјалних неуронских сензора.

Геодетски сензори уреди

Геодетски мерни инструменти одређују померање или кретање објекта у једној, две или три димензије. То подразумева коришћење уређаја као што су тотална станица и систем сателитских пријемника за глобалну навигацију.

Даљинска детекција уреди

У даљинској детекцији, сензор представља уређај за регистрацију и мерење зрачења емитоване и/или рефлектоване електромагнетске енергије. Постоје многобројне поделе сензора, а неки од критеријума поделе су: конструкција сензора, подручје спектра електромагнетног зрачења које сензори региструју, начин откривања и регистровања енергије. У сензор се сврстава како људско око, тако и фото-камера, скенер, радар, итд.

Због широког дијапазона спектра електромагнетског зрачења, не постоји инструмент који може да региструје цео распон спектра. Из тог разлога се сензори конструишу тако да региструју само шири или ужи део спектралног подручја, или више раздвојених спектралних линија одједном.

Референце уреди

  1. ^ Беннетт, С. (1993). А Хисторy оф Цонтрол Енгинееринг 1930–1955. Лондон: Петер Перегринус Лтд. он бехалф оф тхе Институтион оф Елецтрицал Енгинеерс. ИСБН 978-0-86341-280-6Тхе соурце статес "цонтролс" ратхер тхан "сенсорс", со итс апплицабилитy ис ассумед. Манy унитс аре деривед фром тхе басиц меасурементс то wхицх ит реферс, суцх ас а лиqуид'с левел меасуред бy а дифферентиал прессуре сенсор. 
  2. ^ а б Јихонг Yан (2015). Мацхинерy Прогностицс анд Прогносис Ориентед Маинтенанце Манагемент. Wилеy & Сонс Сингапоре Пте. Лтд. стр. 107. ИСБН 9781118638729. 
  3. ^ Ганесх Кумар (септембар 2010). Модерн Генерал Кноwледге. Упкар Пракасхан. стр. 194. ИСБН 978-81-7482-180-5. 
  4. ^ Динцер, Цан; Бруцх, Рицхард; Цоста‐Рама, Естефанíа; Фернáндез‐Абедул, Мариа Тереса; Меркоçи, Арбен; Манз, Андреас; Урбан, Гералд Антон; Гüдер, Фират (2019-05-15). „Диспосабле Сенсорс ин Диагностицс, Фоод, анд Енвиронментал Мониторинг”. Адванцед Материалс (на језику: енглески). 31 (30): 1806739. ИССН 0935-9648. ПМИД 31094032. дои:10.1002/адма.201806739  . 
  5. ^ Тониоло, Росанна; Досси, Ницолò; Гианниливигни, Емануеле; Фаттори, Андреа; Свигељ, Росселла; Бонтемпелли, Гино; Гиацомино, Агнесе; Даниеле, Салваторе (3. 3. 2020). „Модифиед Сцреен Принтед Елецтроде Суитабле фор Елецтроцхемицал Меасурементс ин Гас Пхасе”. Аналyтицал Цхемистрy. 92 (5): 3689—3696. ИССН 0003-2700. ПМИД 32008321. С2ЦИД 211012680. дои:10.1021/ацс.аналцхем.9б04818. 
  6. ^ Бǎницǎ, Флоринел-Габриел (2012). Цхемицал Сенсорс анд Биосенсорс:Фундаменталс анд Апплицатионс. Цхицхестер, УК: Јохн Wилеy & Сонс. стр. 576. ИСБН 978-1-118-35423-0. 
  7. ^ Свигељ, Росселла; Досси, Ницоло; Пиззолато, Стефаниа; Тониоло, Росанна; Миранда-Цастро, Ребеца; де-лос-Сантос-Áлварез, Ноемí; Лобо-Цастаñóн, Марíа Јесúс (1. 10. 2020). „Трунцатед аптамерс ас селецтиве рецепторс ин а глутен сенсор суппортинг дирецт меасуремент ин а дееп еутецтиц солвент”. Биосенсорс анд Биоелецтроницс. 165: 112339. ПМИД 32729482. С2ЦИД 219902328. дои:10.1016/ј.биос.2020.112339. хдл:10651/57640. 

Литература уреди

  • M. Кретсцхмар анд С. Wелсбy (2005), Цапацитиве анд Индуцтиве Дисплацемент Сенсорс, ин Сенсор Тецхнологy Хандбоок, Ј. Wилсон едитор, Неwнес: Бурлингтон, МА.
  • C. А. Гримес, Е. C. Дицкеy, анд M. V. Писхко (2006), Енцyцлопедиа оф Сенсорс (10-Волуме Сет), Америцан Сциентифиц Публисхерс. ISBN 1-58883-056-X
  • Блаауw, Ф.Ј.; Сцхенк, Х.M.; Јеронимус, Б.Ф.; Ван Дер Криеке, L.; Де Јонге, П.; Аиелло, M.; Емеренциа, А.C. (2016). „Лет'с гет Пхyсиqуал – ан интуитиве анд генериц метход то цомбине сенсор тецхнологy wитх ецологицал моментарy ассессментс”. Јоурнал оф Биомедицал Информатицс. 63: 141—149. ПМИД 27498066. дои:10.1016/ј.јби.2016.08.001. 

Спољашње везе уреди

 
Сензор на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Senzor&oldid=27554968”