传感器线性度的概念及表示方法

1-1衡量传感器静态特性的主要指标。

说明含义。

1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。

2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。

3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。

各条特性曲线越靠近，重复性越好。

4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。

5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。

6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。

7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。

8、漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。

9、静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。

1-2计算传感器线性度的方法，差别。

1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。

2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。

3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。

这种方法的拟合精度最高。

4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。

1-3什么是传感器的静态特性和动态特性？为什么要分静和动？（1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。

动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。

（2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。

1—4传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。

传感器几个必须掌握的公式在传感器领域，有一些必须掌握的公式对于传感器的设计、校准和使用至关重要。

下面是一些重要的传感器公式：1. 传感器的灵敏度（Sensitivity）：灵敏度是指传感器输出的变化量与输入变化量之间的关系。

通常用一个比例系数来表示，可以通过以下公式计算：Sensitivity = ΔY/ΔX其中，ΔY是传感器输出量的变化量，ΔX是对应的输入量的变化量。

在改变输入量的情况下，观察输出量的变化，可以通过计算斜率来获得灵敏度。

2. 传感器的线性度（Linearity）：线性度是指传感器输出与输入之间的直线关系的程度，可通过下面的公式计算：Linearity = (Measured value - Ideal value) / Ideal value × 100%线性度的值越接近100%，说明传感器输出与输入之间的关系越直线。

3. 传感器的误差（Error）：传感器的误差实际上是输出值与真值之间的差异。

误差可以分为绝对误差和相对误差。

绝对误差是指输出值与期望值之间的差异，可以通过以下公式计算：Error = Measured value - Ideal value相对误差是绝对误差与期望值之比，可以通过以下公式计算：Relative Error = (Measured Value - Ideal Value) / IdealValue × 100%4. 传感器的分辨率（Resolution）：分辨率是指能够被传感器检测到的最小变化量。

通常用最小可测量的输入量来表示。

分辨率可以通过以下公式计算：Resolution = (Max input - Min input) / Number of steps其中，Max input是传感器能够测量的最大输入值，Min input是传感器能够测量的最小输入值，Number of steps是可以测量的离散步数。

5. 传感器的灵敏度范围（Sensitivity Range）：灵敏度范围是指传感器能够测量的输入范围。

传感器测试方法一、引言传感器是一种用于感知和测量环境中各种物理量的装置，被广泛应用于各个领域，如工业、农业、医疗等。

为了确保传感器的性能和可靠性，需要进行传感器测试。

本文将介绍传感器测试的方法和流程。

二、传感器测试的目的传感器测试的主要目的是评估传感器的准确度、灵敏度、线性度、稳定性、响应时间等性能指标，以确保传感器能够在实际应用中达到预期的效果。

三、传感器测试的方法1. 准确度测试准确度是指传感器输出值与实际值之间的偏差程度。

准确度测试可以通过与已知准确值的比较来进行。

一种常用的方法是使用标准参考传感器或仪器，将其与待测试传感器同时连接到同一测试系统中，通过比较两者的输出值来评估待测试传感器的准确度。

2. 灵敏度测试灵敏度是指传感器输出值对被测物理量变化的敏感程度。

灵敏度测试可以通过改变被测物理量的大小，观察传感器输出值的变化来进行。

测试时需要注意控制其他影响因素的变化，以确保测试结果的准确性。

3. 线性度测试线性度是指传感器输出值与被测物理量之间的线性关系程度。

线性度测试可以通过改变被测物理量的大小，并记录传感器输出值，然后绘制传感器输出值与被测物理量之间的关系曲线来进行。

若曲线接近一条直线，则说明传感器具有较好的线性度。

4. 稳定性测试稳定性是指传感器在一定时间内输出值的变化程度。

稳定性测试可以通过将传感器连接到稳定的信号源，并记录传感器输出值的变化情况来进行。

测试时需要注意排除外部干扰因素的影响。

5. 响应时间测试响应时间是指传感器从感知到物理量变化到输出值稳定的时间。

响应时间测试可以通过改变被测物理量的大小，并记录传感器输出值的变化情况来进行。

测试时需要注意控制被测物理量变化的速度，以及排除外部因素的干扰。

四、传感器测试的流程传感器测试的一般流程如下：1. 确定测试目的和测试指标。

2. 准备测试设备和测试环境，包括标准参考传感器或仪器、稳定的信号源、测试系统等。

3. 进行预热和校准，确保测试设备和传感器处于稳定状态。

学习要点1.传感器是能以一定精确度把某种被测量（主要为各种非电的物理量，化学量，生物量等）按一定规律转化为（便于人们应用，处理）另一参量（通常为电参量）的器件或测量装置。

2.传感器通常由敏感器件和转换期间组合而成。

3.传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出-输入关系。

只考虑传感器的静态特性是，出入量与输出量之间的关系式中不含有时间变量。

4.传感器的动态特性是指输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。

5.传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。

6.传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量与引起输出量增量的输入量增量的比值。

S=。

7.在相同测量条件下多次测量同一物理量，其误差大小和符号保持或按一定规律变化，此类误差称作系统误差。

8.检测是指利用传感器把被测信息检取出来，并转换成测量仪表或以其所能接受的信号，再进行测量以确定量值的过程。

9.传感器标定就是利用精度高一级的标准器具对传感器进行定标的过程。

从而确定传感器输出量和输入量的对应关系。

同时也确定不同使用条件下的误差关系。

电阻式应变传感器：1.导体或半导体在受到外界力的作用时，产生机械形，机械变形导致其阻值变化，这种因形变而使阻值发生变化的现象称为应变效应。

2.应变片的电阻值是指应变片没有粘贴且未受应变时，在室温下测定的电阻值，即初始电阻值。

3.测量电桥的作用是将应变片的电阻的变化转换成为电压或电流的变化。

电感式传感器及电容式传感器：1.电感式传感器是利用线圈的自感，互感或阻抗的变化来实现非电量检测的一种装置。

2.一种利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的装置叫做电感式传感器。

3.变磁阻式传感器即自感式电感传感器是利用线圈自感量的变化来实现测量的。

4.在实际使用中，常采用两个相同的传感线圈共用一个衔铁，构成差动式自感传感器。

5.利用金属导体在在交流磁场中的电涡流效应为原理的传感器称为电涡流式传感器。

6.电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。

传感器线性度的概念及表示方法1传感器线性度的概念线性度是描述传感器静态特性的一个重要指标，以被测输入量处于稳定状态为前提。

线性度又称非线性，表征传感器输出—输入校准曲线（或平均校准曲线）与所选定的作为工作直线的拟合直线之间的偏离程度。

这一指标通常以相对误差表示如下。

%100.max ⨯∆±=SF L y L ξ （1） 式中：m ax L ∆——输出平均校准曲线与拟合直线间的最大偏差；S F y .——理论满量程输出。

由式（1）可见，拟合直线是获得相应的线性度的基础，选择的拟合直线不同，m ax L ∆不同，计算所得的线性度数值也就不同。

2线性度表示方法线性度表示方法很多，一般常用的有以下四种方法。

2.1理论直线法理论直线法是以传感器的理论特性直线作为拟合直线，与传感器被测输出值无关。

例如：在一个标准大气压力试验条件下，设定被测温度传感器下限值为0℃，上限值为100℃，以测量范围为0℃～100℃的二等标准水银温度计作为标准计量器具，不管温度标定试验级数如何确定，均以标准水银温度计示值作为拟合直线，即试验各温度测试点温度传感器计算温度值均直接与该测试点标准水银温度计示值进行比较，从中获取m ax L ∆，m ax L ∆值即为被测温度传感器线性误差，暂名之以“理论线性度”。

理论直线法示意见图1。

图1 理论直线法示意图 0 y x2.2最佳直线法通过图解法或计算机辅助解算，获得一条“最佳直线”，使得传感器正反行程校准曲线相对于该直线的正、负偏差相等且最小，如图2所示。

由此所得的线性度称为“独立线性度”。

2.3端点直线法以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线，这种方法可为称之为端点直线法，端基直线法，相应地线性度称之为端点线性度或端基线性度。

端点直线法示意见图3。

图3 端点直线法示意图 端点直线法拟合直线方程为：kx b y += （2）2.4最小二乘直线法利用最小二乘原理获取拟合直线的方法称为最小二乘直线法。

传感器静态特性的性能指标2008-11-07 来源：Internet 浏览：853[推荐朋友] [打印本稿] [字体：大小]在检测控制系统和科学实验中，需要对各种参数进行检测和控制，而要达到比较优良的控制性能，则必须要求传感器能够感测被测量的变化并且不失真地将其转换为相应的电量，这种要求主要取决于传感器的基本特性。

传感器的基本特性主要分为静态特性和动态特性，下面介绍反映传感器静态特性的性能指标。

静态特性是指检测系统的输入为不随时间变化的恒定信号时，系统的输出与输入之间的关系。

主要包括线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。

(1) 线性度指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。

(2) 灵敏度灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。

其定义为输出量的增量Δy 与引起该增量的相应输入量增量Δx 之比。

它表示单位输入量的变化所引起传感器输出量的变化，显然，灵敏度S 值越大，表示传感器越灵敏.(3) 迟滞传感器在输入量由小到大(正行程)及输入量由大到小(反行程)变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。

也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。

(4) 重复性重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。

(5) 漂移传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。

产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。

最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。

温度漂移通常用传感器工作环境温度偏离标准环境温度(一般为20℃)时的输出值的变化量与温度变化量之比(6) 测量范围(measuring range)传感器所能测量到的最小输入量与最大输入量之间的范围称为传感器的测量范围。

(7) 量程(span)传感器测量范围的上限值与下限值的代数差，称为量程。

线性NTC温度传感器/温度补偿元件使用指南1．什么是线性NTC温度传感器？线性温度传感器就是线性化输出的负温度系数（简称NTC）热敏元件，它实际上是一种线性温度-电压转换元件，就是说在通以工作电流（100uA）的条件下，元件的电压值随温度呈线性变化，从而实现了非电量到电量的线性转换。

2．线性NTC温度传感器的主要特点是什么？这种温度传感器其主要特点就是在工作温度范围内温度-电压关系为一直线，这对于二次开发测温、控温电路的设计，将无须线性化处理，就可以完成测温或控温电路的设计，从而简化仪表的设计和调试。

3．线性NTC温度传感器的测温范围是如何规定的？就总的而言，测温范围可在-200～+200℃之间，但考虑实际的需要，一般无须如此宽的温度范围，因而规定三个不同的区段，以适应不同封装设计，同时在延长线的选用上亦有所不同。

而对于温度补偿专用的线性热敏元件，则只设定工作温度范围为-40℃～+80℃。

完全可以满足一般电路的温度补偿之用。

4．延长线的选用应遵循什么原则？一般的在-200～+20℃、-50～+100℃宜选用普通双胶线；在100～200℃范围内应选用高温线。

5．基准电压的含义是什么？基准电压是指传感器置于0℃的温场（冰水混合物），在通以工作电流（100μA）的条件下，传感器上的电压值。

实际上就是0点电压。

其表示符号为V（0），该值出厂时标定，由于传感器的温度系数S相同，则只要知道基准电压值V（0），即可求知任何温度点上的传感器电压值，而不必对传感器进行分度。

其计算公式为：V（T）=V（0）+S×T （其特性曲线如下图）示例：如基准电压V（0）=700mV；温度系数S=-2mV/℃，则在50℃时，传感器的输出电压V（50）=700—2×50=600（mV）。

这一点正是线性温度传感器优于其它温度传感器的可贵之处。

6．温度系数S的含义是什么？温度系数S是指在规定的工作条件下，传感器的输出电压值的变化与温度变化的比值，即温度每变化1℃传感器的输出电压变化之值： S=△V/△T（mV/℃）。

传感器线性度计算方法的研究
传感器的线性度是指传感器输出的响应与输入的物理量之间的关系的近似程度。

线性度是评价传感器性能的一个重要指标，它决定了传感器的精确度和可靠性。

传感器线性度的计算方法主要有以下几种：
1. 最小二乘法（Least Squares Method）：最小二乘法是一种常用的线性度分析方法。

它通过拟合一个最优的直线或曲线来近似描述传感器的输出响应与输入之间的关系。

通过最小二乘法可以计算出传感器的斜率和截距，从而评估传感器的线性度。

2. 分段直线法（Piecewise Linear Method）：分段直线法是一种简化的线性度分析方法。

它将输入范围分为若干段，分别计算每段的斜率和截距，并比较各段之间的差异来评估传感器的线性度。

3. 多项式拟合法（Polynomial Fitting Method）：多项式拟合法是一种基于多项式函数的线性度分析方法。

它通过拟合一个最优的多项式函数来近似描述传感器的输出响应与输入之间的关系。

通过选择适当的多项式阶数，可以更精确地评估传感器的线性度。

4. 残差分析法（Residual Analysis Method）：残差分析法是一种基于统计学的线性度分析方法。

它通过计算传感器输出值与理论值之间的残差（即观测值与期望值之间的差异）来评估传感器的线性度。

通过分析残差的分布和趋势，可以判断传感器的线性度好坏。

传感器线性度的计算方法可以根据具体情况选择不同的分析方法，以获得准确的线性度评估结果。