测量中的线性:意义和例子

亲爱的控制工程:有时我看到术语“线性”用于参考测量设备。这是什么意思?

线性是什么意思?

线性反映传感器在全范围内以相同方式响应被测变量变化的能力。如果你见过老式的压力表，它们通常有不均匀的刻度，刻度的一端比另一端大。这补偿了波登管弯曲时的非线性。同样的概念也适用于电子设备过程工具这样的流量计，或离散装置，如接近传感器。

温度计的线性度

让我们以温度传感器为例。它必须将温度转换为电压(热电偶)或电阻(RTD，热敏电阻)。当温度变化时，电压或电阻也要随之变化。如果一个器件具有很高的线性度，则电压或电阻的变化量在整个器件的整个范围内每次温度变化都是相同的。

例如，在K型热电偶的情况下，当大约在其测量范围(500°C)的中间时，10°C的变化将导致0.427 mV的变化。如果该装置是真正的线性，每度电压的变化将在整个测量范围内是相同的。事实上，它不是。在最低的极端(-250°C)， 10°C的变化为0.017 mV。在1370°C的另一个极端，10°C的变化为0.340 mV。

非线性传感器

热敏电阻通常被认为是非线性的。在文章中温度传感的挑战，我们包括这张典型热敏电阻响应曲线的图表。该图显示的是，在范围的低端，温度的微小变化导致电阻的巨大变化。然而，在高端市场，情况恰恰相反。该设备的最高线性范围大约在-20到20°C之间。

如果你买了一个温度测量设备，或任何其他类型的电子传感器，发射器中的电子元件将被设计为补偿传感元件的非线性。你可能都不知道他们在那里。制造商将限制设备的有效范围，以便在极端情况下切断最坏的区域。如果传感器的行为超出某些点是不可预测和可重复的，那么这些区域应该被排除在外。

彼得•Welanderpwelander@cfemedia.com

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