Detektionsprinzip

Detektionsprinzip bezeichnet das zugrunde liegende Funktionsprinzip, nach dem ein Detektor oder Sensor eine Messgröße aus der Umgebung in ein messbares Signal umsetzt. Es beschreibt die Wechselwirkung zwischen dem zu messenden Phänomen und dem Sensormaterial bzw. -aufbau sowie die Art der Umwandlung in ein Signal. Detektionsprinzipien unterscheiden sich grundlegend nach dem Typ des Zielsignals (z. B. Licht, chemische Spezies, Temperatur, Druck, Strahlung) und der Transduktionsmethode, die das physikalische Signal in eine elektrische, optische oder mechanische Größe überführt.

Zu den gängigen Detektionsprinzipien gehören optische Prinzipien wie Absorption, Fluoreszenz, Phosphoreszenz oder Streuung; elektrische bzw. elektrochemische Prinzipien wie Widerstandsänderung, Potentiometrie, Amperometrie oder Impedanzmessung; piezoelektrische bzw. kalorische Prinzipien, bei denen mechanische oder thermische Größen in Signale umgesetzt werden; sowie Strahlungs- bzw. Halbleiterdetektoren, die Photonen oder Teilchen direkt erfassen. Viele Sensoren kombinieren mehrere Prinzipien oder verwenden Transduktionswege, die speziell auf die Zielgröße abgestimmt sind, etwa Gas- oder Biosensoren, die auf chemische Bindung oder Reaktion reagieren und daraus ein elektrisches Signal ableiten.

Die Wahl des Detektionsprinzips bestimmt Empfindlichkeit, Selektivität, Reaktionszeit und Langzeitstabilität. Wichtige Kriterien sind Rauschverhalten, Dynamikbereich, Kalibrierbarkeit und Empfindlichkeit gegenüber Störsignalen (Kreuzempfindlichkeit). In der Praxis werden Detektionsprinzip und Transduktion durch weitere Komponenten ergänzt, etwa Referenzsensoren, Filter, Signalverarbeitung und Gehäuse, um eine robuste, reproduzierbare Messung zu gewährleisten.