உணரி

உணரி என்பது ஒரு இயற்பொருளை அல்லது சூழலில் நிகழும் நிகழ்வுகள், மற்றும் மாற்றங்களைக் கண்டறிந்து, அந்தத் தகவல்களை உணரக்கூடிய ஒரு உணர்கருவி அல்லது சாதனத்தால் படிக்கக்கூடிய வகையில்  இணையான ஒரு குறிகையாக அல்லது சமிக்ஞையாக மாற்றி அனுப்பக்கூடிய ஒரு மின்னணுக் கருவி ஆகும்.  பல்வேறுதரப்பட்ட சூழல் காரணிகளை அறிந்து, அவற்றை இலத்திரனியல் முறையில் முறைவழியாக்க உணரிகள் பயன்படுகின்றன.  வெப்பம், அமுக்கம், நகர்வு, முடுக்கம், அமிலம், வாயு, ஒளி, கதிர்வீச்சு, ஒலி, நுண்ணுயிர் என பலதரப்பட்ட இயற்பொருட்களை உணரக்கூடிய உணரிகள் உண்டு. உதாரணத்திற்கு, கண்ணாடி வெப்பமானியில் உள்ள பாதரசம் மூலம் அளக்கவேண்டிய வெப்பநிலையை அளவு நிர்ணயிக்கப்பட்ட கண்ணாடிக் குழாயின் மூலம் படிக்க இயலும். இது நீர்மத்தின் விரிவடைதல் மற்றும் சுருங்குதல் கொள்கையின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது. ஒரு வெப்ப இணை வெப்பநிலையை ஒரு வோல்ட்மானியால் அளக்கக்கூடிய மின் அழுத்தமாக மாற்றுகிறது. துல்லியத்தன்மைக்காக, எல்லா உணரிகளும் அறியப்பட்ட தரநிலைகளில் அளவீட்டு நிர்ணயம் செய்யப்பட வேண்டும்.

பயன் 
தொடு உணர் உயர்த்திப் பொறியின் பொத்தான்கள் (டேக்டைல் உணரி) மற்றும் அடிப்பகுதியைத் தொடும்போது மங்கவோ அல்லது பிரகாசிக்கவோ செய்கின்ற விளக்குகள் போன்ற தினசரிப் பொருட்களில் உணரிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பெரும்பாலானவர்களும் அறிந்துகொள்ளாத எண்ணிடலங்கா பயன்பாடுகள் உணரிகளுக்கு இருந்துகொண்டிருக்கின்றன. கார்கள், இயந்திரங்கள், வான்வெளி, மருத்துவம், உற்பத்தி மற்றும் ரோபாட்டிக்ஸ் உள்ளிட்ட பயன்பாடுகள்.

ஒரு உணரியின் உணர்திறன் என்பது அளவிடப்பட்ட பண்பு மாறுபடும்போது உணரியின் செயல்பாடு எந்த அளவிற்கு மாறுபடுகிறது என்பதை சுட்டிக்காட்டுகிறது. உதாரணத்திற்கு, வெப்பநிலைமானியில் உள்ள பாதரசம் 1 டிகிரி செல்சியஸிற்கு மாறும்போது (அதாவது வெப்பநிலையின் பண்பு 1 டிகிரியால் அதிகரிக்கும்போது), பாதரசத்தின் உயரம் 1 சென்டிமீட்டருக்கு உயருகிறது. அப்படியானால் இந்த வெப்பநிலைமானியின் உணர்திறன் 1 செ.மீ/°C ஆகும். மிகச்சிறிய மாற்றங்களை அளவிடும் உணரிகள் உயர் அளவிற்கான உணர்திறன் கொண்டவையாக இருக்கின்றன. உணரிகள் அவை அளவிடுவனவற்றில் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன; உதாரணத்திற்கு, வெப்பமான திரவம் உள்ள கோப்பையில் செருகப்பட்டுள்ள ஒரு அறை வெப்பநிலைமானியானது (அந்த திரவம் வெப்பநிலைமானியை வெப்பப்படுத்தும்போது) திரவத்தை குளிரச் செய்கிறது. அளவிடப்படுவனவற்றில் சிறிதளவு விளைவேற்படுத்தும் வகையில் உணரிகளை வடிவமைக்க வேண்டியிருப்பதால் உணரியை சிறிதாக்குவதோடு தொடர்ந்து இதை மேம்படுத்த மற்ற அனுகூலங்களையும் அறிமுகப்படுத்தலாம். தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியால் MEMS தொழில்நுட்பத்தை நுண் உணரிகள் பயன்படுத்துவதால் மிக அதிகமான உணரிகள் மிகச்சிறிய (microscopic) அளவில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. பெரும்பாலான நிகழ்வுகளில், நுண்ணிய அணுகுமுறைகளுடன் ஒப்பிடும்போது ஒரு நுண் உணரி குறிப்பிடத்தகுந்த அளவிற்கு உயர் வேகத்தை எட்டுகிறது என்பதோடு உணர்திறனானது அதிகமாக உள்ளது.

அளவீட்டுப் பிழைகளின் வகைப்படுத்தல்கள் 
ஒரு நல்ல உணரி பின்வரும் விதிகளுக்கு கட்டுப்படுகிறது:
 இது அளவிடப்பட்ட பண்புக்கு உணர்திறனுள்ளது
 இதில் பயன்பாட்டை எதிர்கொள்ளக்கூடிய வேறு பண்புக்கும் உணர்திறன் அற்றது.
 அளவிடப்பட்ட பண்பின் அளவில் இது தாக்கமேற்படுத்துவதில்லை

சிறந்த உணரிகளின் மாற்றல் செயற்பாடானது (transfer funstion) நேரியல் சார்பு (linear function) உள்ளதாக வடிவமைக்கப்படுகின்றன. இதுபோன்ற உணரியின் வெளிப்பாட்டு சமிக்ஞை (output signal) அளவிடப்பட்ட இயற்பொருளின் பண்புக்கு (measured physical property) நேர்விகிதத்தில் இருக்கும். இந்த உணர்திறன் ஆனது வெளிப்பாட்டு சமிக்ஞை மற்றும் அளவிடப்பட்ட பண்பின் அளவீடு ஆகியவற்றின் இடையிலுள்ள விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது. உதாரணத்திற்கு, ஒரு உணரி வெப்பநிலையை அளவிட்டு வோல்டேஜாகக் கொடுக்கிறது என்றால் உணர்திறனானது [V/K] என்ற அலகுடன் ஒரு மாறிலியாக இருக்கிறது; இந்த உணரி அளவீட்டின் எல்லா நிலைகளிலும் விகிதமானது மாறாமல் இருப்பதனால் நேரியல் சார்பு உள்ளதாக இருக்கிறது.

உணரி விலகல்கள் 
உணரிகள் நடைமுறையில் ஒரு குறிப்பிட்ட மாற்றல் செயற்பாட்டை அப்படியே மீண்டும் பிரதிபலிக்க முடியாமல் இருப்பதனால், சிறிய விலகல்கள் ஏற்படும்.
 வெளிப்பாட்டு சமிக்ஞையின் அளவு எப்போதுமே ஒரு வீச்சுக்கு உட்பட்டது என்பதால், வெளிப்பாட்டு சமிக்ஞையானது அளவிடப்பட்ட பண்பு வரம்புகளைக் மீறும்போது குறைந்தபட்ச அல்லது அதிகபட்ச அளவை மட்டுமே எட்ட முடியும். முழு அளவையின் (full scale) வரம்பு அளவிடப்பட்ட பண்பின் அதிகபட்ச மற்றும் குறைந்தபட்ச மதிப்புக்களை வரையறுக்கும்.
 உணர்திறனானது (sensitivity) நடைமுறையில் குறிப்பிடப்பட்ட பெறுமதியிலிருந்து மாறுபடலாம். இது உணர்திறன் பிழை எனப்படுகிறது, இது நேரியல் மாற்றல் சார்பின் சரிவில் ஏற்படும் பிழையாகும்.
 அளவிடப்பட்ட சமிக்ஞை பூஜ்ஜியமாக இருக்கும்போது வெளிப்பாட்டு சமிக்ஞை பூஜ்ஜியமாக இல்லை என்றால், அந்த உணரி சமனின்றியோ அல்லது பக்கச்சார்பாகவோ இருப்பதாகிறது. இது பூஜ்ஜிய வெளிப்பாட்டில் உணரியின் வெளிப்பாடாக வரையறுக்கப்படுகிறது.
 உணர்திறனானது ஒரு மாறிலியாக இல்லையென்றால், அதன் செயற்பாடு நேரியல்பு அற்ற தன்மையைக் (Nonlinearity) காட்டும். வழக்கமாக, இது உணரியின் முழு வீச்சின் அளவிலிருந்து, நடைமுறையில் வெளியிடப்படும் சமிக்ஞையின் வேறுபாட்டால் வரையறுக்கப்படும். இது முழு வீச்சின் சதவிகிதத்தால் குறிப்பிடப்படுகிறது.
 ஒரு குறிப்பிட்ட நேர இடைவெளியில், பண்பில் ஏற்படும் விரைவான மாற்றத்தால் இந்த விலகல் ஏற்படுமாயின், அது ஆற்றல்மிக்க பிழை (dynamic error) எனப்படுகிறது. இந்தச் செயல்பாடு உணர்திறன் பிழை மற்றும் கட்டப் பெயர்ச்சி (phase shift) என்பவற்றைக் காலமுறை உள்ளீட்டு சமிக்ஞை நிகழ்வெண் சார்பாகக் குறிப்பிடும் போடே பிளாட் (bode plot) கொண்டு விவரிக்கப்படுகிறது. 
 அளவிடப்பட்ட பண்பை விடுத்து வெளியீட்டு சமிக்ஞை மெதுவாக மாற்றமடைந்தால் இது drift என்று வரையறுக்கப்படுகிறது.
 இரைச்சல் என்பது நேரத்திற்கேற்ப மாறுபடும் சமிக்ஞையின் எழுந்தமானமான விலகலாகும்.
 பின்னடைவு (hysteresis) என்பது, அதற்கு முன்னர் நிகழ்ந்த உள்ளீட்டு சமிக்ஞையின் அடிப்படையில் பெறப்படும் வெளியீட்டு அளவின் விலகலாகும். ஆனால் உணரி பதிலுரைப்பதற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கான நேரம் இருக்கிறது என்பதால் இது மற்ற திசையைக் காட்டிலும் ஒரு திசையில் பக்கச்சார்பான பிழையை உருவாக்குகிறது.
 உணரி எண்மியமுறை வெளிப்பாட்டைக் கொண்டிருந்தால் அந்த வெளிப்பாடு அடிப்படையில் அளவிடப்பட்ட பண்பின் தோராயமான அளவீடாக இருக்கலாம். இது அளவாக்கப் பிழை (quantization error) எனப்படுகிறது.
 சமிக்ஞையானது எண்மிய முறையில் கண்காணிக்கப்பட்டால், மாதிரியாக்க நிகழ்வெண்ணும் தீவிரப் பிழைக்கு காரணமாக இருக்கலாம்.
 இந்த உணரி அளவிடும் பண்பைத் தவிர, குறிப்பிட்ட அளவிற்கு, வேறு ஏதாவது பண்புகளுக்கு உணர்திறனுள்ளதாக இருக்கலாம். உதாரணத்திற்கு, பெரும்பாலான உணரிகள் அவற்றின் சுற்றுச்சூழல் வெப்பநிலையால் தாக்கமுறுபவையாக இருக்கின்றன.

இந்த விலகல்கள் அனைத்தையும் ஒழுங்கு முறையிலான பிழைகள் அல்லது எழுந்தமானமான பிழைகள் என்று வகைப்படுத்தலாம். ஒழுங்கு முறையிலான பிழைகளைச் சிலநேரங்களில் சிலவகையான அளவை நிர்ணய வியூகத்தால் சமன்செய்யலாம். இரைச்சல் என்பது ஒரு எழுந்தமானமான பிழை என்பதுடன் வடிகட்டுதல் போன்ற சமிக்ஞை நிகழ்முறையாக்கத்தால் குறைக்கப்படலாம். ஆனால் இங்கு வழக்கமாக உணரியின் ஆற்றல் மிக்க செயல்பாடு பாதிப்படையலாம்.

நுணுக்கம் 
உணரியின் நுணுக்கம் என்பது அளவிடும் தொகையில் உணரி கண்டுபிடிக்கக்கூடிய மிகச்சிறிய மாற்றமாகும். ஒரு எண்மிய முறை வெளியீடு கொண்ட ஒரு உணரியின் நுணுக்கமானது, வழக்கமாக எண்மிய வெளியீட்டின் நுணுக்கமாகும். ஒரு எண்மியத் திரையில், மிகச்சிறிய இலக்கம் ஏற்ற இறக்கம் பெறுவது அந்த பருமனின் மாற்றங்கள் சற்றே தீர்க்கப்பட்டிருக்கின்றன என்பதைக் குறிப்பிடுகிறது. இந்த நுணுக்கமானது அந்த அளவீடு மேற்கொள்ளப்பட்ட துல்லியத்தன்மைக்குத் (precision) தொடர்புடையதாக இருக்கிறது. உதாரணத்திற்கு, ஒரு ஸ்கேனிங் டன்னலிங் புரோப் (எலக்ட்ரான் இணைக்கப்பட்ட மின்னோட்டத்தை அளக்கும் தளத்திற்கு அருகாமையிலான மிகச்சிறிய நுனி) அணுக்களையும் மூலக்கூறுகளையும் தீர்மானிக்கலாம்.

வகைகள்

உயிரியல் உணரிகள் 

வாழும் உடலுறுப்புக்கள் அனைத்தும் மேலே விவரிக்கப்பட்ட இயந்திரரீதியிலான உணரி சாதனங்களுக்கு இணையான செயல்பாடுகளைக் கொண்ட உயிரியல் உணரிகளைக் கொண்டிருக்கின்றன. இவற்றில் பெரும்பாலானவை பின்வருவனவற்றிற்கு உணர்திறனுள்ள தனிச்சிறப்புவாய்ந்த உயிரணுக்களைக் கொண்டிருக்கின்றன:

 ஒளி, அசைவு, வெப்பநிலை காந்தவிசைத் தளங்கள், ஈர்ப்புவிசை, ஈரப்பதம், அதிர்வு, அழுத்தம் மின்னணுத் தளங்கள், ஒலி, மற்றும் பிற வெளிப்புற சூழலின் பௌதீக அம்சங்கள்
 உடலுறுப்பின் நீட்சி, அசைவு மற்றும் துணையுறுப்புக்களின் நிலை (புரோபிரியோசெப்ஷன்) போன்ற உட்புறச் சூழலின் பௌதீக அம்சங்கள்
 விஷப்பொருட்கள், ஊட்டச்சத்துக்கள் மற்றும் எதிர் பாலினக்கவர்ச்சிகள் உள்ளிட்ட சுற்றுச்சூழல் மூலக்கூறுகள்.
 உயிர்மூலக்கூறுகளின் ஒருங்கிணைப்பு மற்றும் சில இயக்கவியல் அளவீடுகளின் மதிப்பீடு
 குளுக்கோஸ் அளவு, ஆக்ஸிஜன் அளவு, அல்லது ஆஸ்மோலாலிட்டி போன்ற உட்புற வளர்ச்சிதை மாற்ற சூழல்
 ஹார்மோன்கள், நரம்புக்கடத்திகள், மற்றும் சைட்டோகின்கள் போன்ற உட்புற சமிக்ஞை மூலக்கூறுகள்
 உடலுறுப்புகளுக்கு மட்டுமேயான புரதங்கள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மற்றும் அந்திய உயிரினங்களுக்கு இடையிலான வித்தியாசங்கள்

உயிரியல் உணர்திறன் கருவியாக பயன்படுத்தப்படும் உயிரியல் உணரிகளான செயற்கை உணரிகள் உயிர்ம உணரிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

மேற்கோள்கள்

வெளிப்புற இணைப்புகள் 

 ஆற்றல் சேகரிப்பு நிலை/இடநீக்க உணரி கோட்பாடு/பாடவிளக்கம் 
 ஆற்றல் சேகரிப்பு நிலை/இடநீக்க மறுபார்வை
 ஆற்றல் சேகரிப்பு மற்றும் எடி-மின்னோட்ட உணரிகளை ஒப்பிடுதல்
 எம். கிரெட்ஷ்மார் மற்றும் எஸ். வெல்ஸ்பி (2005), ஆற்றல்சேகரிப்பு மற்றும் தூண்டல் இடநீக்க உணரிகள், உணரி தொழில்நுட்ப கையேட்டில், ஜே. வில்ஸன் ஆசிரியர், நியூனஸ்: பர்லிங்டன், எம்ஏ.
 சி. ஏ. கிரிம்ஸ், இ. சி. டிக்கே, மற்றும் எம். வி. பிஷ்கோ (2006), Encyclopedia of Sensors (10-தொகுப்பு), அமெரிக்கன் சயின்டிபிக் பப்ளிஷர்ஸ். 
 Sensors - எம்டிபிஐ  இன் இலவச அணுகல் ஜர்னல்
 எம். போஹன்கா, ஓ. பாவ்லிஸ், மற்றும் பி. ஸ்க்லாடல். பைஸோஎலக்ட்ரிக் இம்முனோஉணரியைப் பயன்படுத்தி மோனோக்ளோனல் எதிர் உயிர்ப்பொருட்களை விரைந்து தன்மையாக்கல். Sensors 2007, 7 , 341-353
 சென்ஸ்எஜூ; உணரிகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன 
 கிளிஃபோர்ட் கே. ஹோ, அலெக்ஸ் ராபின்ஸன், டேவிட் ஆர். மில்லர் மற்றும் மேரி ஜே. டேவிஸ். உணரிகள் மீதான கண்ணோட்டம் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கண்காணீப்பிற்கான தேவைகள். Sensors 2005, 5 , 4-37
 கம்பியில்லா ஹைட்ரஜன் உணரி 
 Sensors and Actuators A: Physical - Elseveier Journal
 தானியக்க வடிவநீக்க கண்காணிப்பு அமைப்பு

அளவிடும் கருவிகள்
உணரிகள்