如何评估传感器及测试系统的精度

《火箭发动机试验与测量技术》作业

如何评估传感器及测试系统的精度？

答：测试系统是传感技术发展到一定阶段的产物，是传感器与测量仪表、变换装置等的有机组合。在工程实际中，需要有传感器与多台测量仪表有机地组合起来，构成一个整体，才能完成信号的检测，这样便形成了测试系统。

传感器应能准确、快速、稳定地反应被测量的实时变化状态。传感器的性能指标是表征传感器工作特性的特征数据，是衡量传感器性

能优劣的依据。常用的性能指标有非线性误差、迟滞误差、重复性误差和灵敏度误差等。性能评估是通过所有可用的信息源，包括原始数据、测量值、辅助信号和设备专用测试的结果，对传感器的运行状态和性能进行评估，得到一个诊断状态，并由此产生有效测量数据，即当前测量值的最佳估计和有效度指数。

对于传感器和测试系统精度评估，主要从静态特性和动态特性两方面着手，通过看传感器和系统的精度、分辨率和测量速度等指数。

静态特性：

1.灵敏度：可以检测到的被测信号的最小变化，它是描述测量体统对输入量变化反应的能力，通常由测量系统的输出变化量与引起该输出变化的输入变化量之比来表征；

2.精度：即正确性（accuracy），测量值与一级标准间的一致程度；正确性是指被测量的检测结果与其真值相一致的程度，它是一个定性的而不是定量的指标，它是传感器的基本误差（包括随机误差和

系统误差）与满量程输出的百分比，精

度是丈量结果中系统误差和随机误差的综合反映； 3.分辨率：被观察

信号的最小部分；4.重复性：连续多次测量所得结果之间的一致性。重复性表征了在相同条件下对同一被丈量进行连续多次丈量所得结果之间的一致性，它深刻地反映了测试系统及传感器自身能适应于检测工作的能力。运用这项指标，将能对测量结果随机误差的状况有透彻的了解。5.线性度：又称非线性误差，理想的测量系统的输入输出关系应当具有直线特性，整个测量范围具有相同的灵敏度，实际上由于种种原因，其输入输出特性总是具有不同程度的非线性。说明测量系统实际的静态特性的校准特性与某一参考直线不吻合程度的最大值。6.迟滞：是指传感器在相同工作条件下作全测量范围校准时，正、反行程校准曲线的最大值，在数值上用此最大值对满量程输出的百分比来表示。

动态特性：

动态特性是指检测系统的输入为随时间变化的信号时，系统的输

出与输入之间的关系。主要动态特性的性能指标有时域单位阶跃响应性能指标和频域频率特性性能指标。为便于分析传感器的动态特性，必须建立动态数学模型。建立动态数学模型的方法有多种，如微分方程、传递函数、频率响应函数、差分方程、状态方程、脉冲响应函数等。

4.测量速度：最大采样率；

5.带宽：被采样信号的最高频率信号分量；

6.数据存储需求：所要测量的通道数。