技术专题 / 校准与配置

校准和验收都拿匀速当真值,会发生什么?

用一条合成运动说明共同假设如何让校准自洽,再给出独立验证与参考不确定度的做法。

核对于 2026.10.24

校准让曲线更接近直线,验收也检查曲线是否接近直线。如果真实轴速本来不均匀,这两步就会共享同一个错误假设。

以圈数u表示角度。构造一条真实运动:

u(t)=vt+asin⁡(2πvt),a=0.001 圈. u(t)=vt+a\sin(2\pi vt),\qquad a=0.001\ \text{圈}.

假设被测传感器完美,直接输出 u(t)u(t)。校准程序却把理想匀速 r(t)=vtr(t)=vt 当参考,将二者之差认成传感器误差,并建立一张把这次输出映射到 r(t)r(t) 的补偿表。

这只是合成模型,不对应任何具体芯片实现。它说明一个问题:错误的参考能把正确读数“校正”成错误读数。

换一把尺,结果就不同

若验收继续拿同一条 r(t)r(t) 作标准,补偿后的残差能接近零。若改用真实角度 u(t)u(t),补偿反而引入最大0.001圈,也就是0.36°误差。

仅把建表记录和复测记录分成两个文件,不能消除这种共同假设。它们使用相同的运动模型、参考系统或固定偏差时,仍会共享系统误差。JCGM VIM 2012的校准与验证定义区分了建立测量关系和证明满足规定要求,两项工作不能只用一个“完成”替代。

外部参考也需要验收

比较被测角度 umu_m 与参考角度 uru_r,差值含有两边误差及采样不同步。对互不相关的标准不确定度,才能写成:

sd2≈sm2+sr2. s_d^2\approx s_m^2+s_r^2.

存在相关性时要保留协方差;这是NIST不确定度传播的直接要求。参考轴更高位数,不等于参考误差可以忽略;同轴安装、偏心和时间对齐也会进入差值。

合成设两边独立标准不确定度均为0.0001圈,差值为约0.000141圈,即0.0509°。只观察这份差值,不能把全部波动归给被测件;也不能在未知相关性时靠相减方差“精确分离”。

实际执行时,先写清校准使用的参考与运动假设,再给验证选择能够检验这些假设的角度参考或动作。保留原参数,使用独立记录检查不同速度、温度或重装后的结果;这些条件变化是检验手段,不自动构成独立真值。

最后分别报告参考的不确定度、被测残差和通过判据。若参考能力与目标误差同量级,结论应缩小到“在该比较系统下观察到的差值”,不能据一张漂亮直线宣称传感器达到了更小误差。

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