درستی سنسور به میزان نزدیک بودن اندازه گیری سنسور به مقدار واقعی یا مقدار مورد انتظار اشاره دارد. این معیار بیانگر توانایی سنسور در ارائه داده های دقیق و قابل اعتماد است. یک حسگر دقیق به طور مداوم نتایجی بسیار نزدیک به مقدار واقعی به ما میدهد.
درستی سنسور به میزانی که اندازه گیری‌های سنسور با مقدار واقعی یا مورد انتظار کمیت اندازه گیری شده مطابقت دارند، اشاره میکند. به عبارت دیگر، این پارامتر معیاری برای اندازه گیری میزان نزدیکی خروجی سنسور به مقدار واقعی سیگنال ورودی است.
به عنوان مثال، دماسنجي كه دماي اتاق را 25 درجه سانتيگراد اندازه میگیرد در حالي كه دماي واقعي 24 درجه سانتيگراد است، نسبت به دماسنجي كه دما را 24.5 درجه سانتيگراد اندازه میگیرد، درستی و صحت کمتری دارد. به طور مشابه، سنسوری که وزن یک جسم را اندازه گیری میکند و آن را 100 گرم گزارش میکند در حالی که وزن واقعی 99.5 گرم است، نسبت به سنسوری که وزن را 99.8 گرم گزارش میکند نیز از درستی و صحت کمتری برخوردار است .
درستی سنسور معمولاً به صورت درصدی از محدوده مقیاس کامل (full scale range) خروجی سنسور بیان میشود. برای مثال، انتظار می‌رود که سنسوری با محدوده مقیاس کامل 0-100 درجه سانتیگراد و دقت 1± درجه سانتیگراد در 95 درصد مواقع با اختلاف دمای 1 درجه سانتی‌گرادی دما را اندازه‌گیری کند.
چرا درستی (accuracy) سنسور مهم است؟
درستی (accuracy) یک سنسور مهم است زیرا به طور مستقیم بر کیفیت داده‌ها یا اندازه گیری‌های به دست آمده از سنسور تأثیر می‌گذارد. حسگرها وسایلی هستند که برای اندازه گیری کمیت‌های فیزیکی مانند دما، فشار، نیرو و شدت نور استفاده می‌شوند. صحت یا درستی سنسور (accuracy) به این اشاره دارد که دیتاهای به دست آمده از سنسور تا چه اندازه به مقدار واقعی کمیت اندازه گیری شده نزدیک است.
اگر یک سنسور نادرست باشد، اندازه گیری‌هایی که ارائه میدهد ممکن است به طور قابل توجهی با مقدار واقعی متفاوت باشد و این می‌تواند منجر به خطا در هر تحلیل یا تصمیم گیری بر اساس داده‌های سنسور شود. به عنوان مثال، اگر یک سنسور دما در یک کارخانه شیمیایی نادرست باشد، می‌تواند منجر به خوانش نادرست دما شود که منجر به خرابی تجهیزات یا حتی به خطر افتادن ایمنی شود.
بنابراین، “درستی” عاملی حیاتی است که باید در هنگام انتخاب و استفاده از سنسورها، به ویژه در کاربردهایی که دقت بالایی مورد نیاز است، در نظر گرفت.
تفاوت درستی(accuracy) و دقت(precision) سنسور چیست؟
دقت و درستی سنسور دو عامل مهمی هستند که برای ارزیابی عملکرد سنسورها مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه آنها مرتبط هستند، اما دقت و درستی به جنبه‌های مختلف قابلیت‌های اندازه گیری سنسور اشاره دارد.
درستی(accuracy) : درستی به این اشاره دارد که مقدار اندازه گیری شده یک حسگر چقدر به مقدار واقعی یا معلوم کمیت اندازه گیری شده نزدیک است. به عبارت دیگر، درستی یا accuracy میزان توافق بین اندازه گیری‌های سنسور و مقادیر واقعی را میسنجد. یک حسگر درست مقادیری را تولید میکند که نزدیک به مقدار واقعی هستند، که نشان‌دهنده حداقل خطاهای سیستماتیک یا سوگیری هستند.
دقت(precision) : از سوی دیگر، دقت، تکرارپذیری و ثبات اندازه‌گیری‌های سنسور را میسنجد. این پارامتر به توانایی یک سنسور برای تولید نتایج ثابت در هنگام اندازه‌گیری مکرر یک مقدار اشاره دارد. یک سنسور دقیق اندازه‌گیری‌ها را با تغییراتی کم انجام میدهد و یا اندازه‌گیری‌هایش در محدوده مقدار متوسط پراکنده میشود، که نشان‌دهنده حداقل خطاهای تصادفی است.
به طور خلاصه، درستی به توافق بین مقادیر اندازه گیری شده و واقعی مربوط میشود، در حالی که دقت به سازگاری و تکرارپذیری اندازه گیری‌ها مربوط میشود. یک حسگر می‌تواند درست باشد اما دقیق نباشد (سازگار باشد اما با مقدار واقعی فاصله داشته باشد)، دقیق باشد اما درست نباشد (به طور مداوم خارج از هدف)، هم دقیق و هم درست (نزدیک به مقدار واقعی با تغییرات کمی) و یا نه دقیق و نه درست (ناسازگار و دور از ارزش واقعی) باشد.
چه عواملی بر درستی(accuracy) سنسور تاثیر دارند؟
چندین عامل وجود دارد که می‌توانند بر درستی سنسور تأثیر بگذارند، از جمله:
اگر یک سنسور به درستی کالیبره نشده باشد، ممکن است خوانش‌های نادرستی ارائه دهد.
محیطی که یک سنسور در آن استفاده میشود می‌تواند بر دقت آن تأثیر بگذارد. عواملی مانند دما، رطوبت و فشار اتمسفر همگی می‌توانند بر خوانش سنسور تأثیر بگذارند.
تداخل
تداخل سایر دستگاه‌های الکترونیکی یا منابع تابش الکترومغناطیسی می‌تواند در قرائت سنسور اختلال ایجاد کند.
با گذشت زمان، عملکرد یک سنسور می‌تواند به تدریج تغییر کند و در نتیجه درستی آن به تدریج کاهش یابد.
وضوح یک سنسور، یعنی کوچکترین تغییری که می‌تواند تشخیص دهد، می‌تواند بر درستی آن نیز تأثیر بگذارد.
نرخ نمونه برداری
سرعت اندازه گیری سنسور نیز می‌تواند بر دقت آن تأثیر بگذارد. اگر نرخ نمونه‌گیری خیلی کم باشد، ممکن است اطلاعات مهم را از دست بدهد.
محل قرارگیری سنسور
جایی که سنسور قرار میگیرد نیز می‌تواند بر دقت آن تأثیر بگذارد. اگر سنسور در جای مناسبی قرار نگرفته باشد، یا به نحوی چیزی مانع سنسور شود، ممکن است خوانش‌های نادرستی ایجاد کند.
چگونه میزان درستی (accuracy) سنسور را اندازه‌گیری کنیم؟
روش‌های مختلفی برای اندازه‌گیری درستی سنسور وجود دارد، ما در اینجا چند رویکرد رایج در این باره را به طور مختصر بررسی میکنیم:
کالیبراسیون
کالیبراسیون شامل مقایسه خروجی سنسور با یک استاندارد مرجع یا ورودی شناخته شده و تنظیم مقدار اندازه گیری شده توسط سنسور برای مطابقت با مرجع است. کالیبراسیون را می‌توان با استفاده از تجهیزات تخصصی یا با مقایسه دیتاهای چندین سنسور کالیبره شده انجام داد.
تکرارپذیری
این امر ثبات خروجی سنسور را در طول زمان و در شرایط مختلف تعیین میکند. تکرارپذیری را می‌توان با اندازه گیری‌های متعدد از یک پارامتر در شرایط مختلف و مقایسه نتایج به دست آمده، ارزیابی کرد.
خطینگی بیانگر آن است که خروجی سنسور چقدر با یک رابطه خط مستقیم با سیگنال ورودی مطابقت دارد. یک سنسور غیر خطی ممکن است نیاز به اصلاح با استفاده از منحنی‌های کالیبراسیون یا مدل‌های ریاضی داشته باشد.
حساسیت
حساسیت، میزان تغییر در خروجی سنسور به ازای یک تغییر معین در سیگنال ورودی را اندازه گیری میکند. حساسیت را می‌توان با اعمال تغییرات کوچک در ورودی و اندازه گیری تغییرات مربوطه در خروجی تعیین کرد.
وضوح
رزولوشن کوچکترین تغییر در سیگنال ورودی را که می‌تواند توسط سنسور تشخیص داده شود، اندازه گیری میکند. وضوح را می‌توان با اعمال تغییرات کوچک در سیگنال ورودی و مشاهده تغییرات مربوطه در خروجی تعیین کرد.
فرمول محاسبه درستی سنسور
درستی سنسور معمولاً به صورت درصدی از محدوده مقیاس کامل خروجی سنسور بیان میشود. در اینجا فرمول محاسبه درستی سنسور برای شما آورده شده‌است:
که در این فرمول
- مقدار اندازه گیری شده مقداری است که توسط سنسور گزارش میشود.
- مقدار واقعی، مقدار حقیقی یا مورد انتظار کمیت مورد اندازه گیری است.
- محدوده تمام مقیاس ، محدوده حداکثر خروجی سنسور است.
به عنوان مثال، فرض کنید یک سنسور دما با محدوده کامل 0-100 درجه سانتیگراد و مقدار اندازه گیری شده 25 درجه سانتیگراد داریم. اگر دمای واقعی 24 درجه سانتیگراد باشد، درستی سنسور را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد:
این به این معنی است که سنسور دارای درستی 1٪ میباشد که نشان میدهد می‌تواند دما را در 1٪ از محدوده مقیاس کامل خروجی سنسور اندازه گیری کند.
چگونه بهترین و مناسبت ترین سنسور با بهترین درستی (accuracy) را برای پروژه هایمان انتخاب کنیم؟
یافتن بهترین سنسور با بالاترین درستی (accuracy) برای پروژه شما به عوامل مختلفی از جمله الزامات و محدودیت‌های خاص پروژه شما بستگی دارد. با این حال، در اینجا چند مرحله کلی که می‌توانید برای پیدا کردن بهترین سنسور برای نیازهای خود دنبال کنید را مختصرا بررسی میکنیم:
پارامترهای اندازه گیری را تعریف کنید
کمیت فیزیکی را که باید اندازه بگیرید (مانند دما، فشار، رطوبت و غیره) و محدوده مقادیری را که باید اندازه گیری کنید، تعیین کنید.
سنسورهای موجود در بازار را بررسی کنید
عملکرد سنسور را بررسی کنید
هنگامی که لیستی از سنسورهای موجود را تهیه کردید، عملکرد آنها را با نگاهی به دیتاشیت‌ها و مشخصات فنی ارزیابی کنید. به دنبال جزئیاتی مانند دقت، خطی بودن، تکرارپذیری و پایداری هر سنسور باشید.
عوامل محیطی را در نظر بگیرید
عوامل محیطی مانند دما، رطوبت یا تداخل الکترومغناطیسی که ممکن است بر عملکرد سنسور تأثیر بگذارد را در نظر بگیرید.
سنسور را امتحان کنید
هنگامی که گزینه‌های خود را محدود کردید، سنسورها را در شرایطی مشابه با شرایط پروژه خود آزمایش کنید تا مشخص کنید کدام یک بهترین عملکرد را ارائه میدهد.
با دنبال کردن این مراحل، احتمالاً باید بتوانید حسگر را با مناسب‌ترین میزان درستی برای پروژه موردنظر خود شناسایی کنید.