大多数模拟输出传感器具有一般规格，如线性度（或非线性度）、可重复性和分辨率，以及工作温度或冲击和振动等环境规格，以及响应或带宽等动态规格。
所有这些规格都代表了与传感器输出相比，与输入相关的误差限制或不确定性来源。其中许多术语仅通过它们的措辞就很容易理解，但线性误差或非线性不属于该类别。
线性误差或非线性的定义
线性度，或者更准确地说，非线性，是衡量任何传感器的输出与指定直线的最大偏差的量度，该直线应用于传感器模拟输出的数据点与被感测的输入参数的图，这称为量度，在恒定的环境条件下。传感器输出的线性度越高，就越容易校准并最大限度地减少其输出缩放的不确定性。然而，要了解传感器的非线性规格，需要了解参考直线的性质。
参考直线
有几种可能的参考直线可用于表示传感器的线性误差。基于统计数据的最佳选择是 “best fit line”。但是，“最适合”的标准是什么？经验和统计学都支持用“最小二乘法”计算的线，即与所需线的偏差的平方和在数学上最小化。这种最佳拟合直线 （BFSL） 被广泛用作传感器线性误差或非线性度的基础，不仅因为它在统计上是适当的，还因为它已在实际测量中得到验证。
其他错误的影响
由于线性误差适用于传感系统的模拟输出，因此必须识别除传感器非线性之外可能影响输出的其他误差。要完全理解线性误差规格的实际含义，测量过程必须满足几个前提条件。
首先，环境温度等环境因素必须与线性误差相比保持合理的恒定或微小变化。接下来，与线性误差相比，传感器本身的重复性和磁滞误差也必须较小。第三，与传感器的线性误差相比，由测量系统中的辅助电子设备引起的系统输出中的任何非线性也必须非常小。最后，传感器和输出读数仪的分辨率必须足以对线性误差引起的输出微小偏差做出反应。
为什么要担心其他错误
测量误差不能简单地用算术方法相加，而是通过和方根 （RSS） 计算正确地组合在一起。因此，只有当这些其他误差很小时，线性误差才会成为测量不确定度的主要来源。否则，其他误差的加权效应会导致测量结果的严重不确定性。
这也是尝试测量线性误差比看起来更复杂的原因之一。不仅必须能够将温度和湿度等环境因素的影响降至最低，而且需要注意的是，传感器线性误差的测量需要使用的设备至少是线性误差本身所需精度的十倍，这通常意味着通常只有在计量校准或国家标准实验室中才能找到的高精度设备。
指定线性误差
对于单极输出传感器，使用 BFSL 参考的最大线性度误差通常表示为满量程输出或全跨度输出 （FSO） 的 （±） 百分比。对于双极输出传感器，其最大线性误差表示为全量程输出 （FRO） 的 （±） 百分比，即从 （–） FSO 到 （+） FSO。
例
为了说明线性误差的影响，请考虑一个范围为 0 至 2 英寸、输出为 0 至 10 V dc 的传感器，其线性误差指定为 FSO 的 ±0.25%。该传感器的比例因子为每英寸 5 伏特，FSO 为 10 Vdc，因此非线性可能会导致输出误差为 ±25 mV，相当于 ±0.005 英寸的误差。然后，用户必须确定是否可以容忍此级别的错误。
图 1 中的图表说明了这一点，该图表以蓝色显示传感器的模拟输出，以橙色显示其与参考线的逐点误差。请记住，误差的单位比输出单位小得多，如果沿蓝线显示，则它们在分辨率方面将难以辨别。
总结一下：
• 线性误差参考通过最小二乘法计算的最佳拟合直线。
• 低传感器线性误差可提高测量精度并便于系统校准。
• 温度、可重复性、滞后和分辨率引起的误差可能会影响输出线性度。
• 传感器误差不是简单地相加，而是必须通过和方根计算进行组合。
• 传感器的校准设备必须至少比所需的测量精度高 10 倍。
