智能仪器的自校准

  仪器网 ·  2012-07-14 23:39  ·  41240 次点击
实现智能仪器的内部自动校准,必须对仪器系统误差的变化规律进行分析。根据其规律,依靠仪器内部的CPU和内附的标准信号源,采用专门的侧量方法或计算方法.对其进行修正和补偿。
智能仪器的系统误差主要存在于模拟盆通道里。造成这种系统误差的主要原因是它的衰减器、放大器、滤波器、A/D转换器,D/A转换器和内部基准源等部件的电路状态和参数偏离了标准值,而且会随温度和时间的变化产生漂移。这种偏离和漂移,集中反映在零点漂移和倍率变化.七。零点漂移是指部件的输人信号为零时,输出不为零,而且会随时间和溢度变化而变化。倍率变化是指部件的翰人与输出之比,偏离了额定值,而且也会随着时间和温度变化而变化。在仪器的模拟量输人通道中,这种漂移和变化所引起的系统误差直接影响了仪器的测最准确度。一般来说,仪器的内部自动校准主要是对一些影响较大的系统误差进行校准。
1.校准存储器法
传统仪器的校准是通过对实物最具(如标准址块、标准电阻、艳原子频率标准等)的直接测量,或者通过与更高准确度的同类仪器的比较测址来实现的。校准过程必须由专业人员操作,仪器校准后,在使用时必须根据误差修正表对测量结果进行修正,给用户造成很多麻烦。
智能仪器可以为用户提供一种极为方便的自动校准方式。在自动校准时,仪器提示操作者把校准用标准量接人到翰人端,仪器自动进行一次渊星,并将测量结果存人校准存储器,然后再提示输人另一校准点标准量,再重复上述测最存储过程。当完成预定的各校准点的测量后,仪器可自动计算出任意两个校准点之间的插值公式的系数,存人校准存储器,在正式测量时,仪器利用存储的插值公式系数自动对测量值进行修正。这种校准方法称为“校准存储器法”。
校准存储器采用铿电池供电的电可擦除只读存储器(EEPROM),可将信息保存10年。这种校准法可以节省大量的校准时间(从几小时缩短到儿分钟),可由非专业人员操作,而且在校准时,不需要打开机盖,不需要调整任何元件,可使机内状态始终保持稳定。
目前有些智能仪器还允许用户根据现场悄况进行补充校准,例如。设置冷端温度补偿偏置量,以校正实际冷端温度与仪器自动测定的冷端温度的偏差。
2.动态自校法
除校准存储器法之外,智能仪器还广泛应用动态自校法。动态自校法包括两种。一种是测量时的实时零点自校,另一种是仪器内装基准源自校。
实时零点自校是指仪器在进行每一次测量之前先进行、一次本机的零点测址。自校过程如图11-2所示,开机后在傲机控制下仪器输人端自动接地((OV电压),此时得到的测量值是仪器各部件(滤波器、衰减器、放大器,A/D)产生的零点漂移值讥.,此值记人微机的数据存储器RAM。此后微机发出控制信号使输人端接被测电压,测量值vo为被测电压与零点漂移电压之和,被测电压Vx=Vo-V0x将此差值作为本次测量结果加以显示,这样就消除了硬件的零点漂移对测量结果的影响。显然,零点自校功能大大降低了对衰减器、放大器等关键测最部件稳定性的要求,这对仪器的设计和制造具有重大意义。
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仪器内装基准源自校是指用内装基准进行校准的一种简单易行的方法。当按自动校准键时,仪器自动测量基准电压值,并存人机内EEPROM,将基准电压值与测最值相比较,其差值经比例计算后作为修正值在各次侧量后对测量结果进行修正。
这种动态自校法可以补偿仪器灵敏度的温漂和时漂,但不能代替仪器的定期校准,同时仪器内部的基准电压也还需要定期进行校准。
仪器的零点漂移和灵敏度漂移是造成测量误差的主要来源之一。要减少漂移可以在硬件.上选用高质量的放大器和A/D转换器。但这种办法将提高仪器的成本,而且其作用也是有限的。例如,目前高精度电压表的分辨力可达lOnV,因此要从硬件上满足分辨力的要求是十分困难的.智能仪器的动态自校功能较好地解决了这个问题。
来源:《智能检测技术及仪表》,转载请注明出处-仪器交易(www.cncal.com)

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