智能化测量仪器自校准技术_论文


维普资讯 http://www.cqvip.com ?  1 ? 4   测  井 与 射   孔  20 0 7年 ?第 2期  智能化测 量仪器 自校准技术  李  翔  ( 山东 大 学 控 制 科 学 与 工 程 学 院 )   摘 要 : 能化 测量 仪 器 不 仅 保 留 了传 统 测 量 仪 器 的 基 本 功 能 , 且 提 供 了传 统 测 量 仪 器 所 不 能 及 的各  智 而 种 高 级 功 能 和 高 度 集 成 的 元 器 件 。智 能化 测量 仪 器 采 用 自校 准 技 术 , 现 仪 器 内 部 的可 测 试 性 和外 部 的 可模   实 拟 性 , 除 仪 器 的 系统 误 差 。仪 器 出厂 前 校 正 系 统 误 差 , 系 统 误 差 存 人 数 字 信 号 处 理 器 系 统 。在 完 成 测 量  消 把 工 作 的过 程 中 检 测 和 存 储 系 统误 差 的 数据 , 以校 正 测量 数 据 。本 文介 绍 了 检 测 和 校 正 智 能化 测量 仪器 系统  用 误 差 的方 法 。   关键 词 : 能化测量仪器 智 失 调误 差  系 统 误 差  多 路 信 号 调理 电路  率 。   1 前言  智能 化测 量 仪器是 由信 号采集 处理 系 统和传  感器 两部 分组 成 , 号 采 集 处理 系统 主 要 包 括 多  信 路 信 号调理 电路 、 D转换 电路 和数 字 信 号处 理  A/ 器, 主控机 是 仪器 的辅 助设备 , 图 1 示 。与传  如 所 统 的仪 器相 比 , 能 化 测 量仪 器 是模 拟 电路 与 数  智 任 何测 量结 果 都 是 真 实 测 量 的估 计 值 , 这是  因为测 量 的准 确性 受 到 了仪器 各种 器件 物理 因素  的限制 , 而且 测 量 的精 度 也 取 决 于 这种 限制 。对  智 能化测 量仪 器 来 说 , 测 量 精 度 主 要 取决 于 多  其 路信 号调 理 电路 、 D转 换 器 和 仪器 内外 刻度 系  A/ 统 等因素 。测 量 产 生 的误 差 主 要 有偏 移 误 差 、 增  益误 差 、 度误差 和温度 漂 移误 差 , 刻 偏移 误差 和增  益误 差称 为失 调误 差 , 度 误 差 和 温 度漂 移 误 差  刻 称 为系统误差 , 四种误 差 随 着 时 间 的推 移 和 温  这 度 的变化始 终存 在 , 些 误 差 如果 不 及 时 加 以校  这 正 将会 严重影 响 智能 化测 量 仪器 的性 能指 标 。为  字 信号 处理 器 高 度集 成 的产 物 , 是软 硬 件 有 机 结  合 的信 号采 集 处理 系统 , 它充分 利用 高速 A/ D转  换 器和数 字 信 号处 理 器 的 资 源 , 除仪 器 的系 统  消 误差 , 成较 真 实 的测 量 工 作 。智 能 化 测 量 仪 器  完 可对 其 A/ 转换 电路 、 路 信 号调 理 电路 、 D 多 内刻  了消 除仪器 的失 调 误 差 和 系 统 误 差 , 成 单 元 电  完 路 测试 和仪器 内外 刻 度 系 统 测 试 , 器 在 出厂 和  仪 正 式测量 工作 之前 先校 正 偏移 误 差 、 益误 差 、 增 刻  度误 差 和温度 漂 移误 差 , 正 式 测 量 工 作 的过 程  在 中消除温 度漂移 误差 。智 能化 测 量仪器 采用 自校  度( 信号 采集 处理 系统 ) 外 刻 度 ( 器 系统 ) 、 仪 进行  逐级 测试 校 准 , 够准 确 地 确定 以前 和 现 在 仪 器  能 自身 的工 作性 能 状 态 , 高 仪器 故 障 检 测 的覆 盖  提 准技 术 , 它能够 在任 何 时候 保证 仪 器 的测 量 精度 ,   传  定期 校正环 境变 化 引起 的误 差 。   感  器  2 误 差 的 产 生  偏移 误差 是指 A/ 电路 、 D 多路 信号 调理 电路  ( WM交流 信号控 制 电路 )P M输 出 电路  P W 和 仪器刻 度系 统 的输 入 信 号 接 地 线 时 , 一定 的  在 增益 范 围内 实 际测 试 数 据 不 为 零 的数 值 , 图 2 如   所示 , AD偏 移 、 集 偏 移 、 器 偏 移 的三 种 偏 移  采 仪 图 l 智 能 化 测 量 仪器 原 理 框 图    输 出。增益 误差 是 指 输 入 几 个 直 流 电压 值 、 个  几 收 藕 日期 : 0 7 0 — 2   20— 2 l 作者简介 : 李翔 , 东 大 学 控 制科 学 与工 程 学 院 。 山   维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期  李翔 : 能化 测量仪 器 自校 准技 术  智 ? 5?  1   标 准 信号 和 固定 的 输 入信 号在 不 同 的增 益 下 , 得  出实 际测试 数 据 与 理 想 输 出 数 据 的 差 异 , 图 2 见   中 的 AD实 际增 益 曲线 和理论 增 益 曲线 。刻 度误  差 是 指仪器 内外刻 度 系统测试 的偏移 误差 和 增益  误 差 , 图 2中的 仪器 刻 度 曲 线 。温 度 漂移 误 差  见 是指 在加 温测 试 的过程 中仪 器 的测试 数据 与常 温  智 能化 测量 仪器 选 择 高 速 逐 次 逼 近 型 A/ D转 换  器 。逐 次 逼近 型 A/ D转换 器 具 有 2 0 S S中 等  0k P 采样速率 的 1 6位 分 辨 率 的 性 能  特 点 是 精 度  其 高、 功耗 低 、 形 尺寸 小 。 外   2 3 信 号 调理 电路误 差  . 仪 器 的多路 信 号 调

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