在测试设备中，仅仅提供精确的测量和结果往往不够。每次使用机器时，这些结果必须保持一致。测试数据之间的变化表明，所获得的结果可能存在缺陷，甚至可能无效。这种不一致性不仅破坏了测试的有效性，还迫使操作员运行更多样本才能获得可量化的显著平均值，从而耗费了大量金钱和时间。对一个部件可能需要进行不止 25 次或 50 次测试，甚至可能需要 100 次。
行业标准
在讨论不同的技术之前，了解行业如何衡量可靠性和一致性至关重要。从历史上看，为了量化这些因素所作的努力取得了不同程度的成功。然而，2005 年公布的新标准 ASTM E2309 规范了测试设备线性位移的方法和指标。按照 ASTM E2309 中所述的要求，不同的技术之间也可以衡量和比较通过线性位置传感器获取的数据的一致性和置信度。
ASTM E2309 包括四个精确性等级：
A 级：读数 +/- 0.5% 或 ± 0.001 英寸 (0.025 mm)
B 级：读数 +/- 1.0% 或 ± 0.003 英寸 (0.075 mm)
C 级：读数 +/- 2.0% 或 ± 0.005 英寸 (0.125 mm)
D 级：读数 +/- 3.0% 或 ± 0.010 英寸 (0.250 mm)
如上所述，每个分类都包括两种精确性规格：相对误差（指读数的百分比）和固定误差（指实际测量误差本身）。还有第三种与测量分辨率相关的规格，但与此处概述的要点无关。
要确定 ASTM E3209 等级，需要运行两次数据。然后使用两次运行之间的差异来说明测量可重复性的置信水平。
这些分类对制造商至关重要，允许公司选择满足其应用具体参数以及行业期望和标准的测试设备，同时还考虑到其他因素，如运行成本、安装便捷性和环境条件。
测量技术
目前在测试设备中测量线性位移最常用的方法之一是使用线性变量位移变压器 (LVDT)。LVDT 的工作原理是测量沿缸体螺孔铁磁芯的电流。金属物体沿着核芯移动会产生信号，这个信号依次会由沿管放置的三个线圈进行测量。该技术提供有诸多益处，包括兼容大多数工业设备、易于安装和快速启动（无需重新校准）。
第二项技术是磁致伸缩，工作原理是 通过两个磁场的瞬时相互作用，在经过特殊设计的磁致伸缩波导中产生声波应变脉冲。其中一个磁场来自沿着传感器管外部通过的移动永磁体；另一个磁场来自沿波导施加的电流脉冲或询问脉冲。这种相互作用会产生应变脉冲，以音速沿波导传播，直到传感器头部检测到脉冲。
磁铁的位置通过测量施加询问脉冲和产生的应变脉冲到达之间的时间进行高精度测定。因此在绝对没有磨损传感部件的情况下，实现了精确、非接触式的位置反馈。磁致伸缩也无需重新校准，可以轻松安装在大多数工业环境中。
影响精确性的因素
在完美的实验室环境下（温度受控、电磁干扰、冲击、振动等），大多数传感器都能提供相当一致的结果。真正的衡量指标在于产品在现实环境中的表现。
LVDT 尤其容易受到环境的影响。根据设计，LVDT 属于可变交流变压器，容易受到线缆电容、阻抗、解调器相位变化以及变压器及其匹配核芯物理绕线的微小变化而产生误差。此外，由于核芯和变压器仍保持同心和角度对中，因此元件会随着时间的推移而退化，特别是当与砂砾或其他污染物结合时。
如何进行衡量 – 磁致伸缩的优势
尽管 LVDT 在市场上仍占据强势地位，但使用 ASTM E2309 进行直接比较发现，磁致伸缩的优势显而易见。LVDT 在长度 >25cm 的物理范围内使用典型线性化算法难以符合 C 级规范（读数 ± 2.0% 或 ± 0.005 英寸），而大多数磁致伸缩线性定位传感器则很容易达到 A 级（读数 ± 0.5% 或 ± 0.001 英寸）等级，尤其是在实际现场条件下测量时。这种优势在需要较长的行程长度 (>100 cm) 或高速读数 (50 cm/second) 的应用中往往更加明显。
与 LVDT 相比，磁致伸缩传感器对环境因素的敏感性也较低，如电磁干扰、冲击和振动。此外，由于磁致伸缩传感器不使用运动备件，因此持续使用不会造成磨损和撕裂。这些传感器可以无限期运行，几乎或完全不需要维护。这些传感器几乎可以安装在任何空间中，而丝毫不会影响性能。
磁致伸缩传感器兼容多种不同的电子协议，包括 EtherNet/IP™、EtherCAT®、Profibus、DeviceNet、CANbus、SSI、模拟和通用以太网。MTS Systems Corp. 传感器部门最近推出了一种集成独立电子元件的型号。 通过分离电子设备，制造商可以进一步将敏感设备远离恶劣环境，避免因温度、冲击、振动或其他条件而造成破坏，又不会影响传感器的性能。
结论
尽管 LVDT 在低端性能应用中仍具有一定的价值，但磁致伸缩在需要长期可靠数据的设备中能够提供切实的益处。在测试设备中，磁致伸缩线性定位传感器能够提供更一致的结果，减少磨损和撕裂，并达到相当高的 ASTM E2309 分类等级，使制造商能够更好地满足应用规范、客户期望和行业法规。