كيف يمكن تحديد ما إذا كان كاشف الغاز يوفر قراءات دقيقة؟ وهذا يتطلب الرجوع إلى العديد من المقاييس الرئيسية لمستشعر الغاز نفسه. مثل التكرار والدقة والحساسية وملاءمة نطاق الكشف الخاص بها. ولكن ما الذي يميز هذه المعلمات عن بعضها البعض بالضبط؟
1. التكرار
اتساق نتائج الإخراج لمستشعر واحد عند إخضاعه لقياسات متعددة ومتتالية أو قياسات تم التقاطها على فترات زمنية قصيرة في ظل ظروف مماثلة. (على سبيل المثال، استخدام نفس المستشعر، ونفس تركيز الغاز، ودرجة الحرارة والرطوبة المحيطة نفسها). ولا يأخذ هذا المقياس في الاعتبار الانجراف طويل الأمد- أو الاختلافات بين دفعات التصنيع المختلفة.
التمثيل العددي: يتم التعبير عن التكرار عادة على أنه الانحراف المعياري النسبي (RSD) أو كنسبة مئوية من الحد الأقصى للانحراف. على سبيل المثال، تشير "قابلية التكرار بنسبة ±2%" إلى أن نطاق الاختلاف عبر نتائج القياس المتعددة يقع ضمن ±2% من متوسط القيمة. وتعكس قابلية التكرار استقرار القياس المتأصل في المستشعر ومقاومته للتداخل الخارجي. مستشعر ذو قابلية تكرار ضعيفة. حتى لو تمت معايرته بدقة، لا يمكن الاعتماد عليه لإجراء قياسات نقطة واحدة-، حيث قد تتغير القراءة بشكل ملحوظ في المرة التالية التي يتم فيها إجراء القياس. في التطبيقات التي تتطلب مراقبة مستمرة أو تحليلًا كميًا (مثل المراقبة البيئية أو السلامة الصناعية أو التشخيص الطبي)، تعد القابلية للتكرار مؤشرًا مهمًا للأداء.
2.القرار
يشير هذا إلى أصغر تغيير في الكمية المُقاسة التي يستطيع المستشعر اكتشافها وتمييزها-على وجه التحديد، الحد الأدنى من التباين الذي تستطيع واجهة العرض أو الدوائر الداخلية حله.
3. الدقة
يصف هذا المقياس مدى قرب القيمة التي يتم قياسها بواسطة المستشعر من "القيمة الحقيقية"-بعبارة أخرى، مدى صحة القياس أو دقته. ويتم التعبير عنه عادة من حيث الانحراف المطلق (على سبيل المثال، ± قيمة عددية محددة)، أو نسبة مئوية من المقياس الكامل (±٪ FS)، أو نسبة مئوية من القراءة الفعلية (±٪ قراءة).
لنفترض أن لديك جهازي استشعار مصممين لقياس غاز أول أكسيد الكربون (CO) بتركيز 50 جزء في المليون:
السيناريو أ: التركيز الحقيقي=50.0 جزء في المليون
المستشعر 1: ينتج القياس الأول 49.9 جزءًا في المليون، وينتج الثاني 50.1 جزءًا في المليون (كلاهما قريب جدًا من القيمة الحقيقية). يوضح هذا المستشعر دقة عالية جدًا.
دقة عالية ≠ دقة عالية: إذا كان المستشعر يتمتع بدقة تبلغ 0.1 جزء في المليون (والتي يبدو أنها تقدم تفاصيل-تفاصيل دقيقة)، ومع ذلك فإن معايرة النظام الخاصة به معيبة-مما يؤدي إلى عرض 55 جزء في المليون بشكل متسق عند قياس تركيز حقيقي للغاز يبلغ 50 جزء في المليون-، فهو يمتلك دقة عالية ولكنه يعاني من ضعف الدقة.
دقة عالية ≠ دقة عالية: قد يعرض المستشعر بدقة ±1 جزء في المليون ولكن دقة 1 جزء في المليون فقط (بمعنى أن القراءات يمكن أن تكون أعدادًا صحيحة فقط مثل 1، 2، 3... جزء في المليون) قد يعرض 50 أو 51 عند قياس 50 جزء في المليون؛ وعلى الرغم من دقته، إلا أنه يفتقر إلى الدقة. على العكس من ذلك، قد يعرض المستشعر الذي تبلغ دقته ±5 جزء في المليون ولكن دقة 0.1 جزء في المليون 50.0، ومع ذلك يمكن أن تكون القيمة الفعلية 55 جزء في المليون؛ يبدو دقيقًا، لكنه في الواقع غير دقيق.
تحدد الدقة أصغر تغيير في تركيز الغاز يمكن لجهاز الاستشعار اكتشافه. على سبيل المثال، عند مراقبة تسرب الغاز السام، يلزم دقة عالية (على سبيل المثال، 0.1 جزء في المليون) لالتقاط الزيادات التدريجية في التركيز. تحدد الدقة الدرجة التي يمكنك الوثوق بها في القيمة المبلغ عنها. إذا كانت الدقة ±5 جزء في المليون، فإن قراءة 10 جزء في المليون يمكن أن تتوافق فعليًا مع 5 جزء في المليون (آمن) أو 15 جزء في المليون (خطر)-وهو عيب خطير في أنظمة إنذار السلامة.
4. الحساسية
نسبة التغير في إشارة الخرج إلى التغير في تركيز الإدخال (ميل المنحنى)؛ يسأل بشكل أساسي، "ما مدى أهمية استجابة المستشعر للتغيرات الدقيقة؟" ويتم التعبير عنها كنسبة (على سبيل المثال، nA/ppm).
الدقة تشبه معايرة مقياس المجهر-فهي تحدد ما إذا كان "السنتيمتر الواحد" الذي تلاحظه يتوافق حقًا مع سنتيمتر واحد فعلي.
يتطلب مستشعر الغاز الفعال مزيجًا من الاثنين: دقة عالية بدرجة كافية (للكشف عن التغييرات الدقيقة في الوقت المناسب) ودقة قوية (لضمان موثوقية القيم المبلغ عنها). ومع ذلك، إذا كان لا بد من الاختيار بين الاثنين، فإن الدقة لها الأسبقية على الدقة في سياق مراقبة السلامة.
الدقة هي الهدف النهائي: دقة عالية=تكرار جيد + معايرة دقيقة (الحد الأدنى من الخطأ المنهجي).