判斷壓力傳感器的線性度是一個(gè)非常重要且常見(jiàn)的任務(wù)，它直接關(guān)系到傳感器的測(cè)量精度。

一、什么是線性度？

線性度，也稱為非線性誤差，是指壓力傳感器的實(shí)際輸出特性曲線（輸出信號(hào)與輸入壓力之間的關(guān)系）與一條理想直線（擬合直線）之間的最大偏差。這個(gè)偏差通常用相對(duì)于滿量程輸出（FSO, Full Scale Output）的百分比來(lái)表示。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一個(gè)理想的壓力傳感器，其輸出信號(hào)應(yīng)該與輸入壓力成完美的正比關(guān)系，形成一條直線。但現(xiàn)實(shí)中，由于制造工藝、材料特性等因素，所有傳感器的實(shí)際曲線都是一條有輕微波動(dòng)的曲線。線性度就是衡量這條實(shí)際曲線“有多直”的指標(biāo)。

二、線性度計(jì)算的關(guān)鍵步驟

1. 獲取校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

這是判斷線性度的基礎(chǔ)。您需要在一系列已知且分布均勻的壓力點(diǎn)（通常包括零點(diǎn)和滿量程點(diǎn)，以及中間至少3-5個(gè)點(diǎn)）上，記錄傳感器的輸出值。這些數(shù)據(jù)通常由傳感器制造商提供（在產(chǎn)品的數(shù)據(jù)手冊(cè)中），或者您可以在高精度的校準(zhǔn)設(shè)備上自己獲取。

2. 確定“擬合直線”

線性度的計(jì)算需要一個(gè)參考基準(zhǔn)，即“擬合直線”。這條直線如何繪制，有不同的方法，這會(huì)直接影響線性度的數(shù)值。判讀線性度時(shí)，首要任務(wù)是確認(rèn)數(shù)據(jù)手冊(cè)或報(bào)告中使用的是哪種擬合方法。常見(jiàn)的方法有：

端點(diǎn)法（End Point Line）：將實(shí)際特性曲線的零點(diǎn)（0%壓力）和滿量程點(diǎn)（100%壓力）用直線連接起來(lái)。這是最常用、最簡(jiǎn)單的方法。

最佳擬合直線法（Best Fit Straight Line, BFSL）或最小二乘法（Least Squares Method）：通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算找出一條直線，使得該直線與實(shí)際特性曲線上所有點(diǎn)的偏差的平方和最小。這種方法得到的線性度誤差通常比端點(diǎn)法更小。

零點(diǎn)法：擬合直線強(qiáng)制通過(guò)零點(diǎn)，其斜率則通過(guò)調(diào)整使最大偏差最小。

重要提示：不同擬合方法得到的線性度數(shù)值不能直接比較！例如，一個(gè)用端點(diǎn)法標(biāo)稱±1.0%FS線性度的傳感器，其性能可能和一個(gè)用最佳擬合直線法標(biāo)稱±0.5%FS的傳感器相當(dāng)。因此，必須明確基準(zhǔn)。

3. 計(jì)算最大偏差

在選定的擬合直線基礎(chǔ)上，計(jì)算所有校準(zhǔn)點(diǎn)上的實(shí)際輸出值與擬合直線上對(duì)應(yīng)理論值的偏差。
偏差 = 實(shí)際輸出值 - 擬合直線理論值

找出所有偏差中絕對(duì)值最大的那個(gè)值，這就是最大偏差（Δmax）。

4. 計(jì)算線性度誤差

將最大偏差除以傳感器的滿量程輸出范圍（FSO），并表示為百分比。
線性度誤差 (%) = (|Δmax| / FSO) × 100%

其中，F(xiàn)SO = V_max - V_min

三、如何判讀數(shù)據(jù)手冊(cè)中的線性度指標(biāo)？

看數(shù)值：數(shù)值越小，線性度越好，傳感器精度越高。例如，±0.1% FS 的傳感器遠(yuǎn)優(yōu)于 ±1.0% FS 的傳感器。

看單位：務(wù)必確認(rèn)是%FS（滿量程百分比）。這是標(biāo)準(zhǔn)單位。有時(shí)也可能看到 %Reading（讀數(shù)百分比），這在量程的低端部分要求更苛刻，需要注意區(qū)分。

看條件：注意線性度指標(biāo)是在什么溫度條件下給出的（通常是室溫25°C）。溫度變化會(huì)顯著影響線性度。

看方法（最關(guān)鍵?。?/strong>：必須確認(rèn)線性度是基于哪種擬合直線計(jì)算的。

以SRT3000-020M-D-S壓力傳感器舉例來(lái)看，數(shù)據(jù)表中零壓顯示典型值為0.2mV, 線性度典型值為0.1%FS 。

我們看下實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)如下:

通電后SRT3000-020M-D-S零壓值

線性斜率表現(xiàn)優(yōu)秀：

SRT3000-020M-D-S的實(shí)際線性度

四、線性度與總體精度的關(guān)系

需要注意的是，線性度只是影響傳感器總體精度的因素之一?？傮w精度通常是一個(gè)復(fù)合指標(biāo)，可能包括：

線性度誤差（Nonlinearity）

遲滯誤差（Hysteresis）：加壓和減壓過(guò)程曲線不重合帶來(lái)的誤差。

重復(fù)性誤差（Repeatability）：在相同條件下，多次加載到同一壓力點(diǎn)時(shí)輸出的分散程度。
總體精度是這些誤差項(xiàng)的綜合（通常是平方和的平方根，RSS），因此線性度誤差是總體精度的重要組成部分，但不能完全代表總體精度。