看懂一支位移传感器的性能,先要学会分辨各种"误差"。很多规格书写着"线性 ±0.05%""重复精度 ±0.01mm""精度 ±0.1%",但这些词指的是完全不同的指标,混淆它们,选型就容易踩坑。这篇文章把位移传感器的各种误差逐项讲清楚,并说明 LVDT 在精度指标上的优势。

一、基本误差
指在规定条件下的误差。位移传感器在制造厂出厂前,都要在规定的条件下进行校验。规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等。基本误差是产品本身所固有的,与结构原理、元器件质量和装配工艺等因素有关,常用精度等级来表示。
二、绝对误差
对同一参数进行测量时,仪表指示值 x 与标准表的指示值之差称为绝对误差,标准表的指示值称为标准值或真实值。
三、附加误差
位移传感器在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差,如电源波动附加误差、温度附加误差等。
四、相对误差
绝对误差的大小并不能完全精确地判断测量的准确程度。因为同样的绝对误差,相对于很大的被测量来说很小、可忽略;但相对于较小的被测量则很大,需引起重视。这就引出了相对误差。
五、四个关键性能指标(重点)
以上是一般误差概念,选型时你真正要看的是这几个:
| 指标 | 含义 | LVDT表现 |
|---|---|---|
| 线性度(非线性) | 输出曲线偏离理想直线的程度 | 0.01%FS级,优异 |
| 滞后 | 正反行程同一位置的输出差 | 极小 |
| 重复性 | 同一方向多次到达同一点的离散度 | ±0.001%FS,微米级 |
| 分辨率 | 能分辨的最小位移 | 微米级(如FER8 0.1μm) |
这几个指标的关键差异在于:
- 滞后 vs 重复性:滞后看的是"来回走"的一致性,重复性看的是"同向多次"的一致性。前者决定是否做双向测量,后者决定重复定位精度。
- 线性度 vs 精度:精度往往是线性、迟滞、重复性的均方根合成,数值上大于单独一项线性。
- 分辨率 vs 精度:分辨率是"能分辨多细",精度是"测得准不准",两者不是一回事,别把 0.1μm 的分辨率当 0.1μm 的精度。
六、为什么 LVDT 在误差指标上更优秀
LVDT 采用非接触式差动变压器原理:
- 无电刷接触,没有摩擦滞后,滞后误差极小;
- 无磨损,长期重复性稳定,不随使用时间漂移;
- 分辨率可做到微米级,小行程精度表现尤佳。
相比之下,电子尺(电阻式)有电刷接触,会有摩擦滞后和磨损,长期精度会退化。所以高精度、短行程、要长期稳定的场景,LVDT 在各项误差指标上全面领先。