误差传感器传感器的准确性，误差和重复性都是什么

发布时间：2024-11-24 10:11:03

传感器的准确性、误差和重复性都是什么

传感器已经城头在我们生活中的方方面面，而且数量在不断上涨。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。传感器已被看作是人类五官的延长，又称之为电五官。

下面就简单介绍一下传感器当中准确性、误差和重复性都是什么。

准确性和精确性是经常混淆的术语。事实上，ISO 5725(1994)使用了两个术语“true”和“precision”来描述一种测量方法的准确性；精确度表明阅读的分组或接近程度。相反，true表示测试结果与参考值或真值的接近程度。这通常被称为精度。它就是指在真值附近正负三倍标准差的值与量程之比，是指测量值与真值的最大差异；分辨率——是指引起示值改变的最小测量值；应与灵敏系数分开（灵敏系数——指输出与输入之比）

例如，一般的国产温度传感器的精度分A、B两个级别，国标规定如下：根据传感器的输出值与所测量的温度的真值的差来划分，A级：不大于±（0．15℃＋0．002＊传感器量程）；B级：不大于±（0．30℃＋0．005＊传感器量程）。所以，如果要求测量精度较高，应该选用量程较小的传感器。分辨率，“通常决定于A／D转换器的位数”，或看其输出值的最后一位。

ISO 5725中所列举的测量读数变化的原因:

操作员因素

使用的设备

设备的校准

环境因素(温度、湿度、空气污染等)

两次测量的时间差

重复性和再现性是精度的两个方面。当条件不变，同一个操作者在短时间内使用同一台仪器时，重复性用来描述精度变化的最小值。相比之下，再现性描述的是精度的最大变化，它会在不同仪器和不同操作人员的较长时间内发生变化。

误差是测量值与被测物体真实值之间的差值。误差不包括测量过程中的错误。总误差通常是系统误差和随机误差的组合。

系统误差倾向于以类似的方式改变所有的测量值，因此几个测量值的平均值与真实值发生位移或以一种可预测的方式发生变化。当真值已知时，就可以对系统误差进行修正。

相比之下，总误差中的随机误差以一种不可预测的方式变化，因此不可能对随机误差进行纠正。

似是而非的传感器技术指标辨析（1）：精度与误差

技术指标，是表征一个产品性能优劣的客观依据。对于传感器的使用者而言，看懂技术指标将有助于甄别产品质量好坏、正确选型和使用产品。对于传感器的设计者而言，理解技术指标将有助于设计合规合理的传感器产品。

传感器的技术指标总体上可以分为静态指标和动态指标两类。静态指标主要考核在被测目标静止不变（或者是被测量变化比较缓慢的准静态）条件下传感器的输入-输出性能，具体包括分辨力、重复性、灵敏度、线性度、回程误差、阈值、蠕变、稳定性等。动态指标主要考察在被测目标快速变化条件下传感器的输入-输出性能，主要包括频率响应和阶跃响应两个方面。

由于传感器的技术指标众多，各种资料文献叙述角度不同，使得不同人有不同的理解，甚至可能产生误解和歧义。个别不良商家也将相近概念进行混淆、以乱视听，不同厂家之间给出的产品技术指标也是良莠不齐、鱼龙混杂。

本文针对传感器中的几对容易模糊混淆的技术指标进行详细的解读与辨析，以期对传感器的使用者和设计者提供一定的帮助。

1. 精度与误差

定义：精度是指传感器的测量值与被测量真值的接近程度，英文为Accuracy；误差是指传感器的测量值与被测量真值的偏离程度，英文为Error。

解读1 ：精度与误差是一对相反的概念。精度越高，意味着误差越小；反之，误差越大，则精度就越低。

解读2 ：精度与误差都是定性概念，严谨的表达应该仅仅是概念性的表达，例如“精度高、误差小”等。但是，在实际工作中，常常会在“精度”或“误差”一词后面带上一个数据及单位。这种表达形式也不能算错，可以称之为“定性概念的定量表达”。即，前一半是定性概念（精度或误差），后一半为该定性概念的某一种定量表达方式所对应的数值及单位。例如，“精度0.01um”，意味着这个几何量传感器的某一个精度指标可以达到0.01um。

解读3 ：一个定性概念常常可以有多个不同的定量表达方式，即可以采用多个不同的定量技术指标来表达同一个定性概念的大小与强弱。因此，当出现一个定性概念后面跟着一个定量数据的情形时，需要指明这个定量的数据到底是哪一个技术指标，否则无法明确这个定性概念到底如何，也无法进行横向的比较和对比。例如，前述的“精度0.01um”，这个量化数据“0.01um”到底是总的测量不确定度0.01um？还是非线性0.01um？还是重复性0.01um？还是分辨力0.01um？同一个数据，对于不同的技术指标而言，其所代表的精度相去甚远，因此非常有必要明确。例如如图所示的在线测厚系统精度0.01um，就是非常模糊的一个概念。