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何谓精度

何谓精度? —术语与定义 


国际电子技术委员会(IEC)对精度的定义是:在特定条件和过程下,被测的特性曲线与标准值的最大正或负的偏差。精度对一个传感器的影响是巨大的,无论是对于其制造过程的效率、品质或成本。所以,理解什么是精度,对于正确选择一个传感器产品是非常重要的,这会在根本上避免由于错误的比较带来错误的结果。

以压力传感器为例,来说明何谓其精度。尽管至今没有一个确定的定义压力传感器精度的“标准”,我们仍然可以引用IEC的标准来“定义”一些构成“精度”的条件。IEC61298-2陈述了精度必须包含迟滞、非重复性和非线性,定义如下:

非重复性 (Non-Repeatability): 有时也被描述为重复性(Repeatability)。是指在任意压力点,在同样条件下多次重复时,其输出的最大偏差。

迟滞 (Hysteresis): 在任意压力点,当压力上升和下降时,其输出的最大偏差。

非线性(Non-Linearity): 有时也被描述为线性。是指在任意压力点,相比于直线,其输出的最大偏差。

1.1.jpg

不同制造商对非线性有不同的解释。IEC 61298-2列出了3种定义非线性的方法,其中较多被传感器制造商采用的是最佳拟和直线法(Best Fit Straight Line Non-Linearity)和终点法(Terminal Point Non-Linearity),故经常指传感器精度采用BFSLTerminal Point方法。为什么理解这2种方法这样重要呢?基于一个传感器的非线性特性, 这会带来2种不同的非线性百分数。上述图示表示了这2种百分数的不同。

IEC 61298-2 规定了构成精度的3个因素,即非线性,非重复性和迟滞。但是,IEC标准并未指明如何合并这3个因素成为“精度”。这就造成了不同的合并(计算)方法会导致不同的结果。一些制造商简单把这3个因素相加,另一些制造商会采用特定算法例如方和根(RSS)或均方根(RMS)来计算出百分比的“精度”。故精度的定义就是:

精度(Accuracy): 在特定环境条件下,合并计算非线性、迟滞和非重复性,结果表示为%FS (Full Scale)

TEREN采用了方和根(RSS)算法。例如,在上述一组参数图中,非线性(BFSL)0.25%,非重复性是 0.10%,迟滞是0.10%,则

1.6.jpg,即精度为0.287%FS

为什么精度这么重要?精度影响价格,精度越高,价格越高。从制造的角度看,错误的传感器(制造)会带来昂贵的品质和效率问题。这就是使用者必须了解制造商计算精度的方法,并理解哪些参数需要正确的用于对比不同传感器的性能的原因。只有这样,使用者才能在比较不同的产品后作出明智的选择,保证在其特定的应用中,以正确的价格选取最合适精度的传感器产品。

理解上述关于精度的定义时,还应了解下列更多的信息,因为这些因素也会影响一个传感器(变送器)产品的“总误差”。

热误差(Thermal Effect): 在任何压力点上,由于工作温度变化带来的最大的输出偏差。有时该参数也被描述为零点温度误差和满量程温度误差。

零点漂移(Zero Shift): 经过一段时间使用后,在零点的输出偏差。

   满量程漂移(Span Shift): 经过一段时间使用后,在满量程的输出偏差。

   长期稳定性(Long Term Stability): 经过长期使用,相比原始的工厂标定,在任何压力点上的最大偏差。

1.5.jpg

     输出漂移(Output Drift): 由于变送器电子电路带来的偏差。有时也被描述为零点输出漂移和满量程输出漂移。

这样,一个变送器的“总误差”就应该是上述这些参数的总和,包括非线性、非重复性、迟滞(3项合并后称为精度,用RSS算法)、热误差、零点漂移、满量程漂移、长期稳定性、和输出漂移。在全部这些特性中,仅仅有非线性、非重复性、迟滞这3项合并后称为精度。其它相关压力测量的术语与定义是:

绝对压力(Absolute Pressure)相对于绝对真空的压力测量值。

大气压力(Barometric Pressure): 相对于绝对真空的大气压力测量值。

表压(Gauge Pressure): 相对于环境大气压力的压力测量值。

差压(Differential Pressure): 相对于一个参考压力的压力测量值。

压力变送器(Pressure Transducer): 一个带有电压输出的压力测量装置。常用的电压输出是0-10 VDC

压力变送器(Pressure Transmitter): 一个带有电流输出的压力测量装置。常用的电流输出是4-20 mA

满量程(FS, Full Span or Full Scale): 一个变送器产品测量的范围。

测量范围(Range): 一个变送器产品被设计的最大测量值与最小测量值。

量程(Span): 一个变送器产品的最大测量值和最小测量值之差。

破坏压力(Burst Pressure): 传感器可以承受的最大压力。

保证压力(Proof Pressure): 传感器可以正常工作并保持其特性的最大压力。




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