传感器的幅值线性度
2024-12-31
一、线性度的定义
首先我们看下线性度的定义，参考百度百科资料 - "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。在规定条件下，传感器校准曲线与拟合直线间的最大偏差（ΔYmax）与满量程输出（Y）的百分比，称为线性度（线性度又称为“非线性误差”），该值越小，表明线性特性越好。"
这个定义是适用于所有传感器的线性度（幅值线性度或非线性度），例如压力传感器。
二、加速度传感器
对于加速度传感器来讲，它的幅值线性度定义稍微有点不一样。根据JJG 233对于计算加速度传感器的线性度描述如下：
灵敏度幅值线性度（JJG特别注明是灵敏度幅值线性度）
对于加速度幅值范围不大的加速度计（振动传感器），使用振动台测试各个加速度幅值下的灵敏度幅值相对于参考灵敏度幅值的相对偏差。
对于加速度幅值范围较大的加速度计（冲击传感器），使用冲击法检定，并通过最小二乘法拟合得到加速度灵敏度幅值曲线，最后根据拟合直线计算灵敏度幅值线性度。
使用冲击法检定加速度传感器线性度的计算公式如下：
其中：
K：最小二乘法拟合直线的斜率；
So：最小二乘法拟合直线的截距。
三、加速度传感器幅值线性度的表示方法及表达的意义
1、方法一
最常见的表示方法就是读数的百分比，通常是1%，如下图PCB传感器352C33，它表示传感器的灵敏度在整个幅值测试范围内，灵敏度偏差不会超出+/-1%。
2、方法二
另外一种表示方法就是分段表示幅值线性度，例如下图PCB传感器 3501A2060KG， +/-1% per 10000g， 这个意味着在整个幅值测试范围内，最大幅值的灵敏度和最小幅值的灵敏度偏差最大可能达到+/-6%。
通常来说，加速度传感器的最大非线性度是出现在它的最大量程点。
四、压力传感器
对于压力传感器来说，它的幅值线性度和上述线性度定义一致，压力传感器的实际输出和理想输出（一般是最小二乘法拟合直线，也有其它拟合方法）的最大偏差和满量程输出（FSO）的%比值。JJG 860对压力传感器幅值线性度的计算方法定义如下：
计算各个检定点示值的算术平均值与选定工作直线（工作直线有很多计算方法，一般是最小二乘法拟合直线）的差值，和传感器满量程输出的比值。传感器的线性误差就是这个比值大小。
五、压力传感器幅值线性度的表示方法及表达的意义
1、方法一
最常见的表示方法就是FSO或FS的百分比，它表示传感器的输出幅值偏差不会超出满量程的百分比，ENDEVCO压阻压力传感器非线性度规格如下图，在整个测试范围内，压力传感器的输出和理想拟合直线的偏差和满量程的百分比的典型值为0.15%。
2、方法二
PCB压电压力传感器幅值线性度常见表示方法如下图，它表示整个测试范围内，压力传感器的输出和理想拟合直线的偏差值和满量程的百分比值小于等于1%。
使用大量程压力传感器按小量程来计算幅值线性度。幅值线性度的数值会更大！
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