线性度是决定传感器测量精度的核心指标。理解其定义、误差来源及校准方法，对工业自动化、医疗设备等高精度场景至关重要。
一、什么是传感器线性度？
线性度反映传感器输出信号与输入物理量之间的直线关系吻合程度。理想状态下，这条关系线应是完美的直线。
非线性误差的实质
当实际输出偏离理论直线时，产生非线性误差。该误差通常以满量程百分比（%FS）表示：
非线性误差 = (最大偏移量 / 满量程值) × 100%
(来源：IEEE传感器标准)
二、线性度误差的三大元凶
1. 材料特性限制
- 压阻材料受应力时电阻变化率非均匀
- 陶瓷介质在温变下产生微观形变
2. 结构设计缺陷
- 机械式传感器的杠杆臂形变
- 电容极板边缘电场畸变
3. 环境干扰因素
graph LR
A[温度波动] --> B[材料膨胀系数差异]
C[机械振动] --> D[结构件微位移]
三、提升精度的4大实战策略
硬件优化方案
- 材料升级：采用温度系数匹配的复合基材
- 结构创新：差分电容设计抵消共模误差
软件校准技术
三点校准法操作步骤：
- 采集零点、50%量程、满量程输出值
- 建立二次补偿曲线
- 写入传感器EEPROM存储
案例参考：某压力传感器通过三点校准将线性度从±0.5%FS提升至±0.1%FS (来源：Sensors Journal)
环境补偿技巧
- 集成温度传感器实时修正
- 振动环境下优先选择MEMS结构
四、选型避坑指南
关键参数对照表
| 应用场景 | 建议线性度 | 典型传感器类型 |
|---|---|---|
| 工业称重 | ≤0.05%FS | 应变式 |
| 医疗检测 | ≤0.1%FS | 电容式 |
| 汽车电子 | ≤0.3%FS | 压阻式 |
测试验证要点
- 在全量程范围内取≥5个测试点
- 循环测试3次取最大偏差值
掌握线性度本质与校准技术，可显著提升系统测量精度。选型时需综合评估材料特性、环境适应性及校准方案，为高精度检测系统奠定基础。注：本文所述方法适用于压力、位移、称重等物理量传感器，具体实施需结合设备工况。
