如何評估傳感器精及測試系統(tǒng)精

1、如何評估傳感器精度及測試系統(tǒng)精度SY1615306段毓誤差主要來自以下幾個方面：1）設(shè)備誤差。它包括標(biāo)準(zhǔn)器誤差，儀表誤差與附件誤差等。設(shè)備裝置誤差又可區(qū)分為機構(gòu)誤差，調(diào)整誤差等；2）環(huán)境誤差。它包括因各種環(huán)境因素（溫度、濕度、氣壓、振動、電磁干擾、動加速度等）與要求的標(biāo)準(zhǔn)值不一致時所引起的附加誤差；3）測量方法誤差。它包括所依據(jù)的測量原理的誤差；4）操作誤差。它包括操作人員因素質(zhì)與健康狀況（如反應(yīng)能力和控制能力，疲勞程度及其它主觀精神因素等）的影響所產(chǎn)生的疏忽或過失誤差。實際測量過程中，往往存在著多種因素的聯(lián)合作用。因此，精度與誤差是一個涉及面十分廣泛的工程和統(tǒng)計學(xué)問題。1精度是反映儀表誤差大

2、小的術(shù)語。=maxAmax 100%其中，為精度等級，max為最大測量誤差，Amax為儀表量程。儀表的等級有: 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5。根據(jù)儀表測量所允許的最大絕對誤差值來計算出儀表的精度等級，可以用一下公式進(jìn)行計算：儀表精度等級=（允許絕對誤差/測量范圍） 100。傳感器的靜態(tài)精度需經(jīng)校準(zhǔn)確定。校準(zhǔn)是在傳感器的測量范圍內(nèi)，用一個標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)行測量結(jié)果對比，并進(jìn)行讀數(shù)修正和數(shù)據(jù)處理，以確定該傳感器的靜態(tài)精度。常用的精度評估參數(shù)有線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度、分辨率和漂移等。1) 線性度。線性度是指傳感器的實際輸入輸出特性曲線對于理想線性輸入輸出

3、特性的接近或偏離程度。2它用實際輸入輸出特性曲線對理想輸入輸出特性曲線的最大偏差量與滿量程輸出值的百分比來表示，如圖1所示。L=LmaxYFS 100%式中，L線性度YFS滿量程輸出Lmax最大偏差圖1 線性度示意圖可知，L越小，傳感器的線性越好。實際工作中經(jīng)常會遇到非性性較為嚴(yán)重的系統(tǒng)，此時，可以采取限制測量范圍、采用非線性擬合或非線性放大器等技術(shù)措施來提高傳感器的線性。2) 遲滯亦稱滯后量、滯后或回程誤差，表征傳感器在全量程范圍內(nèi)，輸入量由小到大（正行程）或由大到?。ǚ葱谐蹋﹥烧哽o態(tài)特性不一致的程度，如圖2所示遲滯誤差在數(shù)值上是用各標(biāo)定點中的最大遲滯偏差H與滿量程輸出值YFS之比的百分率表

4、示，即：H=HmaxYFS100%式中，Hmax各標(biāo)定點上正反行程輸出平均值之間的最大偏差。圖2 遲滯示意圖3) 重復(fù)性重復(fù)性表示傳感器在同一工作條件下，按同一方向作全量程多次（3次以上）測量時，對于同一個激勵量其測量結(jié)果的不一致程度，如圖3所示。重復(fù)性誤差為隨機誤差，引用誤差表示形式為R=RYFS100%式中，R同一激勵量對應(yīng)多次循環(huán)的同向行程響應(yīng)量的絕對誤差重復(fù)性是指標(biāo)定值的分散性，是一種隨機誤差，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來計算R。圖3 重復(fù)性示意圖4) 靈敏度靈敏度是傳感器在靜態(tài)條件下輸出量的變化y和與之相對應(yīng)的輸入量變化x的比值。如果激勵和響應(yīng)都是不隨時間變化的常量（或變化極慢，在所觀察的時間

5、間隔內(nèi)可近似為常量），則y=b0a0x理想的靜態(tài)量測量傳感器應(yīng)具有單調(diào)、線性的輸入輸出特性，其斜率為常數(shù)。在這種情況下，傳感器的靈敏度k就等于特性曲線的斜率，如圖4所示，即k=y/x=y/x=b0/a0 =常數(shù)圖4 靜態(tài)靈敏度當(dāng)特性曲線無線性關(guān)系時，靈敏度的表達(dá)式為k=limx0yx=dy/dx如圖5所示，它表示單位被測量的變化引起的傳感器輸出值的變化。圖5 靜態(tài)靈敏度5) 分辨力分辨力（又稱分辨率）是指傳感器能測量到輸入量最小變化的能力，即能引起響應(yīng)量發(fā)生變化的最小激勵變化量，用x表示。由于傳感器或測量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，各測量區(qū)間的x不完全相同，因此常用全量程范圍內(nèi)最大的x即xmax與傳感器滿量程輸出值YFS之比的百分率表示其分辨能力，稱為分辨力，用F表示，即