如何评价传感器及测试系统精度

1、传感器及测试系统精度评估所谓传感器精度，通常是指传感器的总误差 6与满程输出Uh的白分比值，即:100%通常用线性度、迟滞、重复性、灵敏度、分辨率和漂移等表示其精度。（一）线性度线性度是指传感器的输出与输入成线性关系的成度。传感器的理想输入-输出曲线特性应该是线性的，但是传感器的实际输入-输出特性大都具有一定程度的非线性，在输入量变化范 围不大的条件下，可以用切线或割线拟合、过零旋转拟合、断点平移拟合等来近似地代表实际 曲线的一段，这就是传感器非线性特性的线性化。传感器的线性度一般用非线性误差表示，即实际的工作特性曲线与理想的线性特性曲线的 偏离程度。通常以最大偏移量max与而定输出值Sn的白

2、分比值表示，即1 = _ax 100% SN（二）迟滞迟滞也叫回程误差，是指在相同测量条件下，对应丁同一大小的输入信号，传感器正、反 行程的输出信号大小不相等的现象。产生迟滞的原因：传感器机械部分存在不可避免的摩擦、 间隙、松动、积尘等，引起能量的吸收和消耗。迟滞的大小一般由实验的方法来确定。用正反行程的最大输出差值AHmax与满量程输出Yfs的白分比来表示：H_100%张（三）重复性重复性表示传感器在输入量按照同一方向做全量程多次测试时所得的输入-输出特性曲线的一致程度。重复性指标一般采用输出最大不重复误差 A Rmax与满量程输出Yfs之比的白分数表示：R = -2Rmax 100%Yfs

3、（四）灵敏度灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值，用&来表示，即：_输出量的变化_ dySn =输入量的变化=dX对丁线性传感器，他的灵敏度就是它的静态特性的斜率；非线性传感器的灵敏度为一变量。 曲线约陡峭，灵敏度越大；越平坦，灵敏度越小。灵敏度实质上是一个放大倍数，体现了传感 器将被测量的微小变化放大为显著变化的输出信号的能力，即传感器对输入变量微小变化的敏感程度。通常用拟合直线的斜率表示系统的平均灵敏度。一般希望传感器灵敏度高，但是灵敏度越高越容易受到外界干扰的影响，系统稳定性就越差。（五）分辨率传感器的输入/输出关系在整个测量范围内不可能处处连续。输入量变化太小时，

4、输出量 不会发生变化；而当输入量变化到一定程度时，输出量才发生变化。因此，从微观来看，实际 传感器的输入/输出特性有许多微小起伏。对丁实际标定过程中的第i个测点x ,当有Ax,min变化时，输出就有可能观测到的变化， 那么Axgn就是该测点处的分辨力，对应的分辨率为： ：xi,minX,mini =：Xmax Xmin（六）漂移漂移是指传感器在输入量不变的情况下， 输出量随时间变化的现象；漂移将影响传感器的 稳定性。产生漂移的原因主要有两个：一个是传感器自身结构参数发生老化，如零点漂移，它 是在规定条件下，一个包定的输入在规定的时间内的输出在标称范围最低值处的变化。二是在测试过程中周围环境发生

5、变化。最常见的是温度漂移，它是周围环境温度变化引起的输出变化。传感器的测量误差被测量在客观上存在一个真实值，简称被测量的真值，记为Xt；利用传感器对其测量就是将它作用丁所选用的传感器上，并以传感器的输出值yt （或称响应值、实测值、指示值等）来表示被测真值的大小。因此，对传感器的根本要求就是希望通过它能够无失真地给出被测量 的大小。而实际传感器，由丁其实现结构及参数、测量原理、测试方法的不完善，或由丁使用 环境条件的变化，致使传感器给出的输出值 ya不等丁无失真输出值yt o通常定义它们之间产 生的差值为测量误差，即y = ya - yt传感器在测量过程中产生的测量误差的大小是衡量传感器水平的

6、重要技术指标之一。误差因素与标准规范误差主要来自以下几个方面：1. 设备误差。它包括标准器误差，仪表误差与附件误差等。设备装置误差乂可区分 为机构误差，调整误差等。2. 环境误差。它包括因各种环境因素（温度、湿度、气压、振动、电磁干扰、动加 速度等）与要求的标准值不一致时所引起的附加误差。3. 测量方法误。包括所依据的测量原理的误差。4. 操作误差。包括操作人员因素质等影响所产生的疏忽或过失误差。实际测量过程中，往往存在着多种因素的联合作用。 因此，精度与误差是一个涉及面十分广泛的工程和统计学问题。传感器的静态精度需经校准确定。校准是在传感器的测量范围内，用一个标准仪表进行测 量结果对比，所以

7、传感器校准必须符合有关传感器校准的规程，采用规定的设备和方法。为了保证传感器测量结果的可靠性与精确度， 也为了保证测量的统一和便丁量值的传递， 国家建立 了各类 传感器的检定标准，并设有标准测试装置和仪器作为量值传递基准，以便对新生产的 传感器或使用过一段时间的传感器的灵敏度、频率响应、线性度等进行校准，以保证测量数据 的可靠性。传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。 静态标定的目的是确定传感器静态特性指标， 包括线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性等。动态标定的目的是确定传感器的动态特性参 数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。对传感器的标定是根据标准仪器与被标定 传感器的测试数据

8、进行的，即利用标准仪器产生已知的非电量并输入到待标定的传感器中，然后将传感器的输出量与输入的标准量进行比较， 从而得到一系列标准数据或曲线。实际应用中， 输入的标准量可用标准传感器检测得到，即将待标定的传感器与标准传感器进行比较，因此， 只有当标准仪器的测量精度高丁被标定传感器的测量精度至少一个等级时，被标定的传感器的测量结果才会是可信的。在国内，标定的过程一般分为三级精度：国家计量院进行的标定是一级精度的标准传递。 在此处标定的传感器叫标准传感器， 具有二级精度。用标准传感器对出厂的传感器和其他需要 校准的传感器进行标定，得到的传感器具有三级精度。实现不失真测量的条件一个理想的传感器就是要确保被测信号 (或能量)的无失真转换，使检测结果尽量反应被 测量的