春风得意马蹄疾，一文读懂传感器 2/3 -凯发k8国际首页登录发表时间：2021-04-09 09:32 有关传感器另外一些比较重要的概念是精度相关的概念，这包括与传感器本身直接相关的精度概念， 精度accuracy，重复性精度 repeatability, 分辨率 resolution，线性度 linearity/non-linearity，迟滞 hysteresis, precision 细密度/精密度/精度；零点偏差 zero offset，满程偏差span offset；温度漂移 thermal error/drift/effects/温度系数temperature coefficient, 长期稳定性/年度漂移量 long term stability/yearly drift，总误差total error band，误差限error limits，响应时间/频率response time/frequency。 还有与传感器应用测量行为有关的精度概念， 随机误差 random error, 示值误差 indication error，系统误差 systematic errors, 不确定度 uncertainty。 精度accuracy 我们说到精度通常是指传感器自身的精度，它是一个综合考评传感器线性度，重复性和迟滞的指标。通常精度越高，意味着传感器的输出越接近真值，也就是我们直观理解的越准。 但是需要注意精度指标在实验室条件下的精度指标。这里面有一个前提就是实验室条件要求保证恒温环境状态。 线性度 linearity/non-linearity 线性度是指传感器在从零点至满量程范围内，信号输出和实际被测物理量变化的线性对应关系。有两种表达方式，起点末点直线表示法，和最佳拟合直线表示法（最小二乘法拟合）。 最佳拟合直线表示法比较常见。如下图所示，横坐标为实际物理量值，横坐标为传感器输出，在整个量程范围内，实际测量点actual和best fit line的最大偏差值即代表了该传感器的线性度； 起点末点直线表示法（端基法） 起点末点表示法计算比较简单，但是参考线并未有良好地体现出整个量程的实际偏差，计算结果要比bfsl方式偏大一些。 迟滞 hysteresis 迟滞是指传感器在逐步增大实际参数的信号输出和逐步减少实际参数的信号输出之间的偏差； 迟滞最直观的类比是齿轮传动时的改变转动方向时的齿轮间隙误差，当然传感器内部并没有齿轮，只是实际元件会有类似反应。 重复性精度 repeatability 在相同给定物理量，相同的测量条件情况下，不同次数测量读值时传感器信号输出的波动范围。 上图所示靶心为实际物理量值，箭矢所中位值代表传感器测量值，整个量程范围内蓝色圈的大小代表的是传感器的重复性指标。 precision 细密度/精密度/精度 在相同给定物理量，相同的测量条件情况下，多次测量时信号输出的波动范围。 上图所示靶心为实际物理量值，箭矢所中位值代表测量值，整个量程范围内蓝色圈的大小代表的是细密度指标。可以看出这个细密性指标和重复性指标非常类似，如果都是用来描述传感器自身参数，则代表相同的概念。代表的多次测量的稳定性程度，大部分翻译为精密度，实际上是细密度。有些文件翻译为精度，那真是把大家整迷糊的根源。 分辨率 resolution 分辨率resolution是在测量位置上可测量的最小增加量或减少量。或者说能够引起示值变化或者输出变化的最小变化量。 编码器光圈 对于电位计，lvdt，应变片信号等模拟信号输出，理论上可以认为resolution是无限小的。但是考虑到cpu只能够处理数字信息，所以分辨率就取决于后续放大电路和a/d转换精度了。对于增量编码器，或者光栅尺此类的传感器，其分辨率取决实际刻线密度和细分处理了。 总误差total error band 整体误差是指在补偿的温度范围内，最差测量条件下的测量偏差量；有5个组成部分，包括accuracy精度，zero offset，span offset，zero temperature offset，span temperature offset。 zero offset 是指出厂设定的零点输出值，相对于满量程的%百分比。标定曲线会有上浮或者下移。不影响线性度，迟滞，重复性等参数。 span offset 是指出厂设定的放大倍数，相对于满量程的%百分比。会影响输出曲线的斜率。不影响线性度，迟滞，重复性等参数。 zero temperature offset: 由于温度变化引起的零点输出值变化。
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