傳感器的測(cè)量誤差

被測(cè)量在客觀上存在一個(gè)真實(shí)值，簡(jiǎn)稱被測(cè)量的真值，記為Xt；利用傳感器對(duì)其測(cè)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(shí)測(cè)值、指示值等）來(lái)表示被測(cè)真值的大小。因此，對(duì)傳感器的根本要求就是希望通過(guò)它能夠無(wú)失真地給出被測(cè)量的大小。而實(shí)際傳感器，由于其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、測(cè)量原理、測(cè)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(wú)失真輸出值Yt。通常定義它們之間產(chǎn)生的差值為測(cè)量誤差，即：Ya-Yt

傳感器在測(cè)量過(guò)程中產(chǎn)生的測(cè)量誤差的大小是衡量傳感器水平的重要技術(shù)指標(biāo)之一。

誤差因素與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

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。包括所依據(jù)的測(cè)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(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。

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，所以傳感器校準(zhǔn)必須符合有關(guān)傳感器校準(zhǔn)的規(guī)程，采用規(guī)定的設(shè)備和方法。為了保證傳感器測(cè)量結(jié)果的可靠性與度，也為了保證測(cè)量的統(tǒng)一和便于量值的傳遞，國(guó)家建立了各類傳感器的檢定標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試裝置和儀器作為量值傳遞基準(zhǔn)，以便對(duì)新生產(chǎn)的傳感器或使用過(guò)一段時(shí)間的傳感器的靈敏度、頻率響應(yīng)、線性度等進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。

傳感器的標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。靜態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)，包括線性度、靈敏度、分辨率、遲滯、重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。對(duì)傳感器的標(biāo)定是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)儀器與被標(biāo)定傳感器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行的，即利用標(biāo)準(zhǔn)儀器產(chǎn)生已知的非電量并輸入到待標(biāo)定的傳感器中，然后將傳感器的輸出量與輸入的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而得到一系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)或曲線。實(shí)際應(yīng)用中，輸入的標(biāo)準(zhǔn)量可用標(biāo)準(zhǔn)傳感器檢測(cè)得到，即將待標(biāo)定的傳感器與標(biāo)準(zhǔn)傳感器進(jìn)行比較，因此，只有當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)儀器的測(cè)量精度高于被標(biāo)定傳感器的測(cè)量精度至少一個(gè)等級(jí)時(shí)，被標(biāo)定的傳感器的測(cè)量結(jié)果才會(huì)是可信的。

在國(guó)內(nèi)，標(biāo)定的過(guò)程一般分為三級(jí)精度：國(guó)家*進(jìn)行的標(biāo)定是一級(jí)精度的標(biāo)準(zhǔn)傳遞。在此處標(biāo)定的傳感器叫標(biāo)準(zhǔn)傳感器，具有二級(jí)精度。用標(biāo)準(zhǔn)傳感器對(duì)出廠的傳感器和其他需要校準(zhǔn)的傳感器進(jìn)行標(biāo)定，得到的傳感器具有三級(jí)精度。

實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的條件

一個(gè)理想的傳感器就是要確保被測(cè)信號(hào)（或能量）的無(wú)失真轉(zhuǎn)換，使檢測(cè)結(jié)果盡量反應(yīng)被測(cè)量的原始特征，用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述就是其輸出Yt和輸入Xt滿足：Y（t）=aX（t-t0）

其中a，t0是常數(shù)，表明該系統(tǒng)輸出的波形和輸入的波形一致，只是幅值放大了a倍及時(shí)間上延遲t0，在此條件下的傳感器被認(rèn)為具有不失真測(cè)量的特性。