如何評價傳感器及測試系統(tǒng)精度

1、傳感器及測試系統(tǒng)精度評估所謂傳感器精度，通常是指傳感器的總誤差6與滿程輸出Uh的百分比值，即:dut100%通常用線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度、分辨率和漂移等表示其精度。（一）線性度線性度是指傳感器的輸出與輸入成線性關(guān)系的成度。傳感器的理想輸入-輸出曲線特性應(yīng)該是線性的，但是傳感器的實際輸入-輸出特性大都具有一定程度的非線性，在輸入量變化范圍不大的條件下，可以用切線或割線擬合、過零旋轉(zhuǎn)擬合、斷點平移擬合等來近似地代表實際曲線的一段，這就是傳感器非線性特性的線性化。傳感器的線性度一般用非線性誤差表示，即實際的工作特性曲線與理想的線性特性曲線的偏離程度。通常以最大偏移量Amax與而定輸出值Sn的百

2、分比值表示，即1=_ax100%SN（二）遲滯遲滯也叫回程誤差，是指在相同測量條件下，對應(yīng)于同一大小的輸入信號，傳感器正、反行程的輸出信號大小不相等的現(xiàn)象。產(chǎn)生遲滯的原因：傳感器機械部分存在不可避免的摩擦、間隙、松動、積塵等，引起能量的吸收和消耗。遲滯的大小一般由實驗的方法來確定。用正反行程的最大輸出差值A(chǔ)Hmax與滿量程輸出Yfs的百分比來表示：H_H詠100%（三）重復(fù)性重復(fù)性表示傳感器在輸入量按照同一方向做全量程多次測試時所得的輸入-輸出特性曲線的一致程度。重復(fù)性指標一般采用輸出最大不重復(fù)誤差困ax與滿量程輸出Yfs之比的百分數(shù)表示：R=州吧100%Yfs（四）靈敏度靈敏度是傳感器在穩(wěn)態(tài)

3、下輸出量變化對輸入量變化的比值，用s來表示，即：_輸出量的變化_dySn=輸入量的變化=dX對于線性傳感器，他的靈敏度就是它的靜態(tài)特性的斜率；非線性傳感器的靈敏度為一變量。曲線約陡峭，靈敏度越大；越平坦，靈敏度越小。靈敏度實質(zhì)上是一個放大倍數(shù)，體現(xiàn)了傳感器將被測量的微小變化放大為顯著變化的輸出信號的能力，即傳感器對輸入變量微小變化的敏感程度。通常用擬合直線的斜率表示系統(tǒng)的平均靈敏度。一般希望傳感器靈敏度高，但是靈敏度越高越容易受到外界干擾的影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性就越差。（五）分辨率傳感器的輸入/輸出關(guān)系在整個測量范圍內(nèi)不可能處處連續(xù)。輸入量變化太小時，輸出量不會發(fā)生變化；而當(dāng)輸入量變化到一定程度時，

4、輸出量才發(fā)生變化。因此，從微觀來看，實際傳感器的輸入/輸出特性有許多微小起伏。對于實際標定過程中的第i個測點X,當(dāng)有&x,min變化時，輸出就有可能觀測到的變化，那么AXimn就是該測點處的分辨力，對應(yīng)的分辨率為：-Xi,min&X,minri=2XmaxXmin（六）漂移漂移是指傳感器在輸入量不變的情況下，輸出量隨時間變化的現(xiàn)象；漂移將影響傳感器的穩(wěn)定性。產(chǎn)生漂移的原因主要有兩個：一個是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生老化，如零點漂移，它是在規(guī)定條件下，一個恒定的輸入在規(guī)定的時間內(nèi)的輸出在標稱范圍最低值處的變化。二是在測試過程中周圍環(huán)境發(fā)生變化。最常見的是溫度漂移，它是周圍環(huán)境溫度變化

5、引起的輸出變化。傳感器的測量誤差被測量在客觀上存在一個真實值，簡稱被測量的真值，記為xt；利用傳感器對其測量就是將它作用于所選用的傳感器上，并以傳感器的輸出值yt（或稱響應(yīng)值、實測值、指示值等）來表示被測真值的大小。因此，對傳感器的根本要求就是希望通過它能夠無失真地給出被測量的大小。而實際傳感器，由于其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、測量原理、測試方法的不完善，或由于使用環(huán)境條件的變化，致使傳感器給出的輸出值ya不等于無失真輸出值乂。通常定義它們之間產(chǎn)生的差值為測量誤差，即y=ya-y傳感器在測量過程中產(chǎn)生的測量誤差的大小是衡量傳感器水平的重要技術(shù)指標之一。誤差因素與標準規(guī)范誤差主要來自以下幾個方面：1 .設(shè)

6、備誤差。它包括標準器誤差，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）與要求的標準值不一致時所引起的附加誤差。3 .測量方法誤。包括所依據(jù)的測量原理的誤差。4 .操作誤差。包括操作人員因素質(zhì)等影響所產(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。傳感器的靜態(tài)精度需經(jīng)校準確定。校準是在傳感器的測量范圍內(nèi)，用一個標準儀表進行測量結(jié)果對比，所以傳感器校準必須符合有關(guān)傳感器校準的規(guī)程，采用規(guī)定的設(shè)備和方法。為了保證傳感器測

7、量結(jié)果的可靠性與精確度，也為了保證測量的統(tǒng)一和便于量值的傳遞，國家建立了各類傳感器的檢定標準，并設(shè)有標準測試裝置和儀器作為量值傳遞基準，以便對新生產(chǎn)的傳感器或使用過一段時間的傳感器的靈敏度、頻率響應(yīng)、線性度等進行校準，以保證測量數(shù)據(jù)的可靠性。傳感器的標定分為靜態(tài)標定和動態(tài)標定兩種。靜態(tài)標定的目的是確定傳感器靜態(tài)特性指標，包括線性度、靈敏度、分辨率、遲滯、重復(fù)性等。動態(tài)標定的目的是確定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。對傳感器的標定是根據(jù)標準儀器與被標定傳感器的測試數(shù)據(jù)進行的，即利用標準儀器產(chǎn)生已知的非電量并輸入到待標定的傳感器中，然后將傳感器的輸出量與輸入的標準量進行比較，從而得到一系列標準數(shù)據(jù)或曲線。實際應(yīng)用中，輸入的標準量可用標準傳感器檢測得到，即將待標定的傳感器與標準傳感器進行比較，因此，只有當(dāng)標準儀器的測量精度高于被標定傳感器的測量精度至少一個等級時，被標定的傳感器的測量結(jié)果才會是可信的。在國內(nèi)，標定的過程一般分為三級精度：國家計量院進行的標定是一級精度的標準傳遞。在此處標定的傳感器叫標準傳感器，具有二級精度。用標準傳感器對出廠的傳感器和其他需要校準的傳感器進行標定，得到的傳感器具有三級精度。實現(xiàn)不失真測量的條件一個理想的傳感器就是要確保被測信號(或能量)的無失真轉(zhuǎn)換，使檢測結(jié)果盡量