如何避免传感器误差？

传感器工作在具体应用环境中，通过与被测对象之间的信息交互实现被测量的检测。如图2-1所示，影响传感器性能的因素可分为2方面。一方面是传感器本身的误差因素，如非线性、滞后、重复性、漂移等，由传感器的敏感原理、结构设计、制作工艺等所决定。这方面的性能是在传感器出厂前进行评估的，并给出具体指标以供用户参考选用。性能指标的改进则要从传感器的原理、结构、制作工艺等方面考虑。尤其是传感器的具体制作工艺，往往是影响性能的重要因素，也是各传感器生产厂商的技术关键。

图2-1　影响传感器性能的因素

影响传感器性能的另一方面是在应用过程中引入的，如外界环境的电磁场干扰、工作环境温度波动、安装位置的冲击震动、供电电源波动等因素，其中供电电源的影响在一些现场存在大功率设备的应用场合尤其明显。大功率设备的工作常常需要非恒定的大电流，因此会造成电网电压的大幅度波动，在传感器的设计和应用中需重点考虑。

传感器的误差可定义为通过传感器得到的测量值与被测量的真值之差。但是，传感器的本身误差和使用传感器时产生的测量误差并不完全等同，例如在测量中需考虑传感器的使用对被测对象的扰动情况，即被测对象的负载效应。可能造成传感器误差的来源很多，但基本上可分为5类，即介入误差、应用误差、特性参数误差、动态误差及环境误差。

（一）介入误差

该类误差源于传感器或敏感元件的介入造成所测系统的环境变化。实际上，几乎所有传感器均存在这种误差，只是影响程度不同。例如，当流体压力传感器尺寸相对所测系统太大时，传感器的安装会影响被测量环境的压力分布，由此带来介入误差。

对于生物化学量传感器，传感器介入引起的误差更需认真考虑。例如，某些电化学传感器在内部封装有电解质溶液，通过半透膜与外界接触，当用于检测溶液中的化学物质时，需特别注意电解质溶液中离子的渗透是否会污染被测溶液。采用表面接触电极测量人体生物电或电阻抗时，电极在皮肤表面的固定、电阻抗检测时所需的激励电压/电流会影响人体的舒适度，如果电极设置不当，人体对这种不舒适的本能反应可能会导致较大的测量误差。(www.xing528.com)

（二）应用误差

这类误差是实际中最为常见的误差，主要原因在于使用者对具体传感器原理缺乏了解或测量系统有设计缺陷。例如，用温度传感器测空气环境温度时，传感器的放置位置不合适或传感器与固体之间的热绝缘不好均可能造成误差。

（三）特性参数误差

顾名思义，特性参数误差源于传感器本身的特性参数，也是传感器生产者及使用者考虑最多的误差。由于这类误差是传感器本身固有的特性，因此使用者只能在选取传感器时充分予以考虑，尤其是在量程、阈值及分辨率等方面应用时。

（四）动态误差

大部分传感器的特性参数是在稳态环境下通过标定测试得到的，因此当所测参数发生变化时，传感器的反应存在滞后。人们在日常生活中体会最深的要数体温计，老式的水银温度计反应慢，目前市场上的电子体温计一般也要数分钟才能得到结果。在实际应用中，如需测量快速变化的参量，必须考虑传感器对快变输入信号的反应能力——动态特性。

（五）环境误差

图2-1中所示的各种环境参量均可能带来误差，最常见的环境影响因素是温度、冲击、震动、电磁场、化学腐蚀、电源电压波动等。在使用交流市电作为测量系统的电源时，必须充分考虑电源电压波动的影响。