Sensorenruis

Sensorenruis is onbedoelde variatie in de uitgang van een sensor die niet afkomstig is uit het gemeten onderwerp. Het vermindert de nauwkeurigheid en resolutie van metingen en kan de betrouwbaarheid van sensordata aantasten, vooral bij zwakke signalen.

Voorbeelden van ruis zijn thermische ruis (Johnson-Nyquist), shot noise, flicker noise (1/f), en ruis door kwantisatie en uitlezing. In beeldsensoren treden ook donkere ruis en leesruis op, terwijl vaste patroonruis en ruis door timing relevant kunnen zijn. Omgevings- en elektromagnetische ruis kunnen de meting verder beïnvloeden.

Oorzaken: de ruis ontstaat uit fysische processen in materialen en elektronica, zoals vrije elektronenbeweging, discrete ladingovergangen, temperatuurafhankelijkheid, en ruis van de signaalverwerking. De mate van ruis is afhankelijk van ontwerp, materiaalkeuze, bedrijfsomstandigheden (temperatuur, voeding) en meetinstellingen (bandbreedte, integratietijd).

Klassieke methoden om ruis te meten en te karakteriseren zijn het bepalen van de signaal-ruisverhouding (SNR), ruis-spectrale dichtheid en ruisbudget per kanaal. Praktische metingen omvatten repetitieve opnamen bij een bekende invoer, donkere opnamen en vlak- of flat-fieldcorrecties.

Ruisreductie en -mitigatie omvatten goede bekabeling en aarding, afscherming, stille voeding, temperatuurstabilisatie, korte en twisted-pair kabels, differentiële meting, digitale filtering en averaging, oversampling en dithering, en kalibratie. Sensorfusie en fouttolerante signaalverwerking kunnen verdere robuustheid bieden.

In toepassingen zoals industriële sensoren, robotica, en beeldsensoren bepaalt het ruisniveau mede het meetbereik en de betrouwbaarheid. Specificaties verwijzen vaak naar ruisniveaus, SNR en dynamisch bereik.