傳感器的幅值線性度
2024-12-31
一、線性度的定義
首先我們看下線性度的定義，參考百度百科資料 - "線性度是描述傳感器靜態特性的一個重要指標，以被測輸入量處于穩定狀態為前提。在規定條件下，傳感器校準曲線與擬合直線間的最大偏差（ΔYmax）與滿量程輸出（Y）的百分比，稱為線性度（線性度又稱為“非線性誤差”），該值越小，表明線性特性越好。"
這個定義是適用于所有傳感器的線性度（幅值線性度或非線性度），例如壓力傳感器。
二、加速度傳感器
對于加速度傳感器來講，它的幅值線性度定義稍微有點不一樣。根據JJG 233對于計算加速度傳感器的線性度描述如下：
靈敏度幅值線性度（JJG特別注明是靈敏度幅值線性度）
對于加速度幅值范圍不大的加速度計（振動傳感器），使用振動臺測試各個加速度幅值下的靈敏度幅值相對于參考靈敏度幅值的相對偏差。
對于加速度幅值范圍較大的加速度計（沖擊傳感器），使用沖擊法檢定，并通過最小二乘法擬合得到加速度靈敏度幅值曲線，最后根據擬合直線計算靈敏度幅值線性度。
使用沖擊法檢定加速度傳感器線性度的計算公式如下：
其中：
K：最小二乘法擬合直線的斜率；
So：最小二乘法擬合直線的截距。
三、加速度傳感器幅值線性度的表示方法及表達的意義
1、方法一
最常見的表示方法就是讀數的百分比，通常是1%，如下圖PCB傳感器352C33，它表示傳感器的靈敏度在整個幅值測試范圍內，靈敏度偏差不會超出+/-1%。
2、方法二
另外一種表示方法就是分段表示幅值線性度，例如下圖PCB傳感器 3501A2060KG， +/-1% per 10000g， 這個意味著在整個幅值測試范圍內，最大幅值的靈敏度和最小幅值的靈敏度偏差最大可能達到+/-6%。
通常來說，加速度傳感器的最大非線性度是出現在它的最大量程點。
四、壓力傳感器
對于壓力傳感器來說，它的幅值線性度和上述線性度定義一致，壓力傳感器的實際輸出和理想輸出（一般是最小二乘法擬合直線，也有其它擬合方法）的最大偏差和滿量程輸出（FSO）的%比值。JJG 860對壓力傳感器幅值線性度的計算方法定義如下：
計算各個檢定點示值的算術平均值與選定工作直線（工作直線有很多計算方法，一般是最小二乘法擬合直線）的差值，和傳感器滿量程輸出的比值。傳感器的線性誤差就是這個比值大小。
五、壓力傳感器幅值線性度的表示方法及表達的意義
1、方法一
最常見的表示方法就是FSO或FS的百分比，它表示傳感器的輸出幅值偏差不會超出滿量程的百分比，ENDEVCO壓阻壓力傳感器非線性度規格如下圖，在整個測試范圍內，壓力傳感器的輸出和理想擬合直線的偏差和滿量程的百分比的典型值為0.15%。
2、方法二
PCB壓電壓力傳感器幅值線性度常見表示方法如下圖，它表示整個測試范圍內，壓力傳感器的輸出和理想擬合直線的偏差值和滿量程的百分比值小于等于1%。
使用大量程壓力傳感器按小量程來計算幅值線性度。幅值線性度的數值會更大！
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