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传感器测试误差的相关术语分析:精确度、精密度、准确度等

时间:2019-07-09 10:10:45    来源:    作者:仪多多网     
【导读】在传感器的测试过程中,无论采用多么完善的测试方法和多么精确的测试装置,都不可避免地会产生误差,测试结果也就不可能绝对准确。因此,为了衡量传感器质量指标的高低,就必须对测量结果进行数据处理与误差估算,来反映出它与真值之间的一致程度,即精确度。

  在传感器的测试过程中,无论采用多么完善的测试方法和多么精确的测试装置,都不可避免地会产生误差,测试结果也就不可能绝对准确。因此,为了衡量传感器质量指标的高低,就必须对测量结果进行数据处理与误差估算,来反映出它与真值之间的一致程度,即精确度。但是,传感器制造厂家并不直接给出精确度等级这样一个具有综合误差概念的工作性能指标,而是采用分项指标表示。例如,对于作为静态测量使用的测力传感器,其工作性能指标通常用线性度、滞后、不重复性、蠕变(时间稳定性)、温度影响等指标分项给出。使用者需要根据测量要求和各项指标误差的呈现特性,研究分项误差合成的规律,自行进行精确度综合,然后对传感器作精确度的评定。本篇所介绍的测试误差及数据处理理论,是对传感器精确度评定的基础。

  误差的定义及其相关术语

  1.真值

  所谓真值,是指表征在研究某量时所处的条件下完善地确定的量值。量值是指用数和适 当的单位表示的值,如115 cm、2. 5 kg、16. 4℃等。

  定义中强调了两点:一是“在研究某量所处的条件下”;二是“完善地确定的量值”。这既体现了真值客观实在,又排除了真值宏观取值的不确定性。因此,量的真值是理想的概念,一般是不可能准确知道的。

  2.约定真值

  是指为了给定的目的,可以替代真值的量值。一般说来,约定真值被认为是非常接近真值的。就给定的目的而言,其差值可以略去不计。

  3.精度(或精确度)

  表示测量结果与被测的“真值”的靠近程度。精度一般是在校验或标定的过程中来确定 的,此时“真值”则靠其他更精确的仪器或工作基准来给出。这些作为标准或基准的仪器则必须能定期直接或间接地与国家(或国际)的绝对基准量(如长度、质量、时间等)进行对比。精度一般用“极限误差”来表示,或者用极限误差与满量值之比按百分数给出。

  4.精密度

  这是精度的一个组成部分,反映测量的随机误差大小。一般用标准偏差σ或者用或然误差(0. 674 5σ)来表示。

  5.准确度

  准确度反映系统误差的大小。一般给出其修正公式而不作为性能指标。

  6.变差

  也称回差,是指在正反方向做全范围性能测试时所得到的输人/输出特性曲线上,对同一个输人值,上行程和下行程输出值之间的最大差值。如图4-1所示,用满量程的百分数,变差可表示为

  式中,A——对应100%输入时的理想输出值。

  变差包括迟滞误差和不灵敏区。迟滞误差是变差的一部分,它是由于测量仪表的某些元件吸收、消耗能量而产生的。

  7.重复性

  重复性是指在同一个工作条件下,输入按同一方向作全量程(0?100%)变化多次(一般要求3次以上)时,输入/输出特性曲线的一致性。一般重复性用输人/输出特性曲线间最大的不 一致程度 对满量程的百分数表示,它不包含变差,也没有正负号。如图4-2所示,重复性可

  表示为

  式中,A——与100%输人对应的理想输出值。

  8.再现性

  再现性是指经过一段时间以后,在同一工作条件下,输人/输出特性曲线间的一致程度。 在规定时间内的最大非再现性是用输人/输出曲线间最大不一致度△对满程量的百分数表示。如图4-3所示,再现性可表示为

  式中,A——与100%输人对应的理想输出值。

  再现性包含零点误差、量程误差、变差、不灵敏区、重复性和漂移。

  9.漂移

  漂移是指在一定的输人、环境和工作条件下,经过一定时间后输出的变化量。漂移一般用输出变化量对量程的百分数表示。

  10.线性度

  线性度是指仪表的实测输入输出特性曲线对理想直线性输人/输出特性曲线的近似程度。仪表的非线性度用实测输人/输出特性曲线与理想直线输人/ 输出特性曲线的最大偏差△对满量程的百分比表示。 如图4-4所示,非线性度可表示为

  式中,A——对应于100%输人时的理想输出。

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