如何評(píng)估傳感器精及測(cè)試系統(tǒng)精

1、如何評(píng)估傳感器精度及測(cè)試系統(tǒng)精度SY1615306段毓誤差主要來(lái)自以下幾個(gè)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(jī)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(dòng)、電磁干擾、動(dòng)加速度等）與要求的標(biāo)準(zhǔn)值不一致時(shí)所引起的附加誤差；3）測(cè)量方法誤差。它包括所依據(jù)的測(cè)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(guò)失誤差。實(shí)際測(cè)量過(guò)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(gè)涉及面十分廣泛的工程和統(tǒng)計(jì)學(xué)問(wèn)題。1精度是反映儀表誤差大

2、小的術(shù)語(yǔ)。=maxAmax 100%其中，為精度等級(jí)，max為最大測(cè)量誤差，Amax為儀表量程。儀表的等級(jí)有: 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5。根據(jù)儀表測(cè)量所允許的最大絕對(duì)誤差值來(lái)計(jì)算出儀表的精度等級(jí)，可以用一下公式進(jìn)行計(jì)算：儀表精度等級(jí)=（允許絕對(duì)誤差/測(cè)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(cè)量范圍內(nèi)，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)行測(cè)量結(jié)果對(duì)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(píng)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?jìng)鞲衅鞯膶?shí)際輸入輸出特性曲線對(duì)于理想線性輸入輸出

3、特性的接近或偏離程度。2它用實(shí)際輸入輸出特性曲線對(duì)理想輸入輸出特性曲線的最大偏差量與滿(mǎn)量程輸出值的百分比來(lái)表示，如圖1所示。L=LmaxYFS 100%式中，L線性度YFS滿(mǎn)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(shí)際工作中經(jīng)常會(huì)遇到非性性較為嚴(yán)重的系統(tǒng)，此時(shí)，可以采取限制測(cè)量范圍、采用非線性擬合或非線性放大器等技術(shù)措施來(lái)提高傳感器的線性。2) 遲滯亦稱(chēng)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(diǎn)中的最大遲滯偏差H與滿(mǎn)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(diǎn)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(cè)量時(shí)，對(duì)于同一個(gè)激勵(lì)量其測(cè)量結(jié)果的不一致程度，如圖3所示。重復(fù)性誤差為隨機(jī)誤差，引用誤差表示形式為R=RYFS100%式中，R同一激勵(lì)量對(duì)應(yīng)多次循環(huán)的同向行程響應(yīng)量的絕對(duì)誤差重復(fù)性是指標(biāo)定值的分散性，是一種隨機(jī)誤差，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)計(jì)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(duì)應(yīng)的輸入量變化x的比值。如果激勵(lì)和響應(yīng)都是不隨時(shí)間變化的常量（或變化極慢，在所觀察的時(shí)間

5、間隔內(nèi)可近似為常量），則y=b0a0x理想的靜態(tài)量測(cè)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(wú)線性關(guān)系時(shí)，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(cè)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(chēng)分辨率）是指?jìng)鞲衅髂軠y(cè)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(lì)變化量，用x表示。由于傳感器或測(cè)量系統(tǒng)在全量程范圍內(nèi)，各測(cè)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(mǎn)量程輸出值YFS之比的百分率表示其分辨能力，稱(chēng)為分辨力，用F表示，即