重复性

定义

重复性（Repeatability）表示传感器在输入量按同一方向做全量程（Span）多次测试时所得输入-输出特性曲线一致的程度，也称重复性误差。重复性表征传感器测量结果的分散性和随机性。随机噪声、环境波动及结构状态变化等都可能使多次同方向测量分散；这与正反行程的迟滞须分别评价。

指标计算

重复性指标一般采用输出最大不重复误差 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$ 与满量程输出 $Y_{\mathrm{F}\mathrm{S}}$ 的百分比表示，即

式中 ${\gamma }_{\mathrm{R}}$ 为重复性误差；$\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$ 为最大不重复误差；$Y_{\mathrm{F}\mathrm{S}}$ 为输出满量程。

确定 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$ 时，分别求出沿正、反行程多次循环测量的各个测试点最大偏差：正行程最大偏差记为 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}1}$，反行程最大偏差记为 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}2}$，取两者中较大者为 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$。

重复性误差属于随机误差，常用标准差 $\sigma$ 表示，其计算公式为

式中 $\sigma$ 为标准差，系数 $2\sim 3$ 根据置信概率选取。

读图辨认

在输入-输出特性曲线图中，同一方向多次全量程变动的输出轨迹形成多条曲线，曲线间的不一致程度用垂直线段标出各点处的最大偏差 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}1}$ 与 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}2}$，直观体现曲线间的不一致程度。

与其他静态特性指标的关系

重复性是传感器静态特性的主要指标之一，与线性度、灵敏度、分辨力、阈值、迟滞、漂移和精度并列。在静态特性图示总结中，重复性误差表现为多次测量中输出的分散程度，图中展示 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}1}$ 和 $\mathrm{\Delta }{R}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}2}$；而迟滞表现为正反向行程中输出曲线不重合形成的回线，最大偏差为 $\mathrm{\Delta }{H}_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}$。重复性与迟滞的区别在于：重复性强调同一方向多次测试的分散性，迟滞强调正反行程间的不重合。

适用范围

重复性指标用于评价传感器在稳态信号作用下的输入-输出关系特性，属于静态特性范畴。静态标定中确定重复性等静态特性指标时，需在静态标准条件下进行，即没有加速度、没有振动、没有冲击（如果它们本身是被测量除外）及环境温度一般为室温即 $(20\pm 5){}^{\circ }\mathrm{C}$，相对湿度不大于85%，大气压力为 $(101\pm 7)\mathrm{k}\mathrm{P}\mathrm{a}$。