Để thực hiện một nhiệm vụ đo cụ thể, bước đầu tiên là xem xét nên sử dụng loại nguyên lý cảm biến nào. Điều này đòi hỏi phải phân tích các yếu tố khác nhau trước khi đưa ra quyết định.
Ngay cả khi đo cùng một đại lượng vật lý, vẫn có nhiều nguyên lý cảm biến sẵn có. Nguyên lý cảm biến nào phù hợp hơn tùy thuộc vào đặc tính của đại lượng đo và điều kiện hoạt động của cảm biến. Các vấn đề cụ thể cần xem xét bao gồm: độ lớn của phạm vi đo; yêu cầu về kích thước của cảm biến dựa trên vị trí đo; phương pháp đo là tiếp xúc hay không tiếp xúc; phương thức xuất tín hiệu (có dây hoặc không dây); và nguồn gốc của cảm biến (trong nước hoặc nhập khẩu), khả năng chi trả hoặc liệu cảm biến có cần được thiết kế-tùy chỉnh hay không.
Sau khi xem xét các vấn đề này, có thể xác định loại cảm biến và sau đó xem xét các chỉ số hiệu suất cụ thể của cảm biến.
Lựa chọn độ nhạy
Nói chung, trong phạm vi tuyến tính của cảm biến, độ nhạy của cảm biến phải càng cao càng tốt. Điều này là do độ nhạy cao hơn dẫn đến giá trị tín hiệu đầu ra lớn hơn tương ứng với những thay đổi về đại lượng đo được, điều này có lợi cho việc xử lý tín hiệu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng độ nhạy cảm biến cao cũng khiến nhiễu bên ngoài không liên quan đến đại lượng đo được hệ thống khuếch đại đưa vào và khuếch đại dễ dàng hơn, ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Do đó, bản thân cảm biến phải có tỷ lệ tín hiệu-trên-nhiễu cao, giảm thiểu tín hiệu nhiễu từ môi trường bên ngoài.
Độ nhạy cảm biến là định hướng. Khi đại lượng đo được là một vectơ đơn và tính định hướng của nó là quan trọng thì nên chọn cảm biến có độ nhạy thấp theo các hướng khác; nếu đại lượng đo được là vectơ đa chiều,-độ nhạy chéo của cảm biến phải càng nhỏ càng tốt.
Đặc điểm đáp ứng tần số
Các đặc tính đáp ứng tần số của cảm biến xác định dải tần số của đại lượng đo được, dải tần này phải không bị biến dạng trong dải tần số cho phép. Trên thực tế, phản hồi của cảm biến luôn có độ trễ nhất định; lý tưởng nhất là thời gian trễ này càng ngắn càng tốt.
Đáp ứng tần số của cảm biến càng cao thì phạm vi tần số tín hiệu có thể đo được càng rộng.
Trong các phép đo động, các đặc điểm phản hồi phải được xem xét dựa trên đặc điểm của tín hiệu (trạng thái{0} ổn định, nhất thời, ngẫu nhiên, v.v.) để tránh xảy ra lỗi quá mức.
Phạm vi tuyến tính
Phạm vi tuyến tính của cảm biến đề cập đến phạm vi mà đầu ra tỷ lệ thuận với đầu vào. Về mặt lý thuyết, trong phạm vi này, độ nhạy không đổi. Phạm vi tuyến tính rộng hơn có nghĩa là phạm vi đo lớn hơn và đảm bảo mức độ chính xác nhất định của phép đo. Khi chọn cảm biến, sau khi xác định loại cảm biến, điều đầu tiên cần kiểm tra là phạm vi đo của nó có đáp ứng yêu cầu hay không. Tuy nhiên, trên thực tế không có cảm biến nào có thể đảm bảo độ tuyến tính tuyệt đối; tính tuyến tính của nó luôn mang tính tương đối. Khi độ chính xác của phép đo được yêu cầu tương đối thấp, trong một phạm vi nhất định, các cảm biến có sai số phi tuyến tính-nhỏ có thể được tính gần đúng là tuyến tính, giúp đơn giản hóa đáng kể quá trình đo.
Sự ổn định
Khả năng cảm biến duy trì hiệu suất không thay đổi sau một thời gian sử dụng được gọi là tính ổn định. Các yếu tố ảnh hưởng đến-sự ổn định lâu dài của cảm biến, ngoài cấu trúc của chính cảm biến, chủ yếu là môi trường hoạt động của cảm biến. Vì vậy, để đảm bảo độ ổn định tốt của cảm biến, cảm biến phải có khả năng thích ứng môi trường mạnh mẽ.
Trước khi chọn cảm biến, cần nghiên cứu môi trường vận hành và chọn cảm biến phù hợp dựa trên môi trường cụ thể hoặc thực hiện các biện pháp thích hợp để giảm thiểu ảnh hưởng của môi trường.
Độ ổn định của cảm biến có các chỉ số định lượng. Sau khi vượt quá tuổi thọ sử dụng, nên thực hiện hiệu chuẩn lại trước khi sử dụng để xác định xem hiệu suất của cảm biến có thay đổi hay không.
Trong một số ứng dụng mà cảm biến cần được sử dụng trong thời gian dài và không thể dễ dàng thay thế hoặc hiệu chỉnh, các yêu cầu về độ ổn định đối với cảm biến được chọn sẽ nghiêm ngặt hơn và nó phải có khả năng chịu được thời gian sử dụng kéo dài.
Sự chính xác
Độ chính xác là một chỉ báo hiệu suất quan trọng của cảm biến và là mắt xích quan trọng trong độ chính xác đo tổng thể của toàn bộ hệ thống đo lường. Độ chính xác của cảm biến càng cao thì giá thành càng cao. Vì vậy, độ chính xác của cảm biến chỉ cần đáp ứng yêu cầu về độ chính xác của toàn bộ hệ thống đo lường; không cần thiết phải chọn một cái quá chính xác. Điều này cho phép lựa chọn cảm biến rẻ hơn và đơn giản hơn trong số nhiều cảm biến đáp ứng cùng mục đích đo lường.
Nếu mục đích đo là phân tích định tính thì cảm biến có độ lặp lại cao là đủ; một cảm biến có độ chính xác giá trị tuyệt đối cao là không cần thiết. Nếu mục đích là phân tích định lượng và yêu cầu các giá trị đo chính xác thì phải chọn cảm biến có mức độ chính xác đáp ứng yêu cầu.
Đối với một số ứng dụng đặc biệt không tìm được cảm biến phù hợp thì cần phải tự thiết kế và chế tạo cảm biến. Hiệu suất của cảm biến-tự chế tạo phải đáp ứng yêu cầu sử dụng.