自校零與自校準(zhǔn)技術(shù)

1、-自自校零與自校準(zhǔn)技術(shù)校零與自校準(zhǔn)技術(shù) 新型傳感器報(bào)告新型傳感器報(bào)告組員：組員：自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn) 在測(cè)量在測(cè)量過程中，由于儀器內(nèi)部器件過程中，由于儀器內(nèi)部器件的零點(diǎn)的零點(diǎn)偏移及其偏移及其溫漂，即使零輸入時(shí)也溫漂，即使零輸入時(shí)也有有存在測(cè)量誤差，消除存在測(cè)量誤差，消除這種誤差的方法是自這種誤差的方法是自動(dòng)校零。動(dòng)校零。 自校零自校零自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)ViVo0 VVo=A Vi實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)Vi=0Vo=0零校準(zhǔn)后零校準(zhǔn)后自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)Vo0 V實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)零校準(zhǔn)后零校準(zhǔn)后Vi自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn) V0Ad（ViVos） AdVi Ad Vos在在電子儀器中電子

2、儀器中 Ad Vos 屬于非被測(cè)量，將要引起測(cè)量誤差屬于非被測(cè)量，將要引起測(cè)量誤差。在在放大器的有關(guān)部位加一偏移量以抵消失調(diào)電壓的影響放大器的有關(guān)部位加一偏移量以抵消失調(diào)電壓的影響。自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)doosd1AVVA 失調(diào)電壓在運(yùn)放輸出端引起的誤差電壓存儲(chǔ)于失調(diào)電壓在運(yùn)放輸出端引起的誤差電壓存儲(chǔ)于 Co 中。中。a）零采樣期）零采樣期 開關(guān)開關(guān) S1 斷開，斷開，S2、S3 接通，放大器接通，放大器電路成為輸入接地的跟電路成為輸入接地的跟隨器隨器。這時(shí)由失調(diào)電壓產(chǎn)生的輸出電壓為：。這時(shí)由失調(diào)電壓產(chǎn)生的輸出電壓為： V0 Ad（VosVo）自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)dodioso

3、sd1AVAVVVAb）工作期）工作期 這時(shí)開關(guān)這時(shí)開關(guān) S1 接通，接通，S2、S3 斷開，放大器接通輸入信號(hào)斷開，放大器接通輸入信號(hào) Vi ，處于正常的放大工作狀態(tài)，但是還需考慮處于正常的放大工作狀態(tài)，但是還需考慮 Co 上電壓的作用，這上電壓的作用，這時(shí)輸出電壓為時(shí)輸出電壓為自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)doososd1AVVAodiosd11VAVVA自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)串聯(lián)式校零電路串聯(lián)式校零電路動(dòng)態(tài)校零的雙斜動(dòng)態(tài)校零的雙斜式模數(shù)轉(zhuǎn)換器式模數(shù)轉(zhuǎn)換器自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)零采樣期是對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行采樣；零采樣期是對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行采樣；工作期是對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量，工作期是對(duì)被測(cè)量進(jìn)

4、行測(cè)量，同時(shí)也消除測(cè)量誤差。同時(shí)也消除測(cè)量誤差。自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)軟件自校軟件自校零方法零方法 借助程序來校正電壓測(cè)量中的零點(diǎn)偏移。借助程序來校正電壓測(cè)量中的零點(diǎn)偏移。 目前大多數(shù)目前大多數(shù)DVM都內(nèi)嵌微處理器，因此都內(nèi)嵌微處理器，因此能方便地采用軟件校零技術(shù)。能方便地采用軟件校零技術(shù)。 軟件校零的思想是將被測(cè)量中的零點(diǎn)偏軟件校零的思想是將被測(cè)量中的零點(diǎn)偏移在程序的運(yùn)行過程中扣除掉，以得到正移在程序的運(yùn)行過程中扣除掉，以得到正確的測(cè)量結(jié)果。確的測(cè)量結(jié)果。自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)校準(zhǔn)的定義校準(zhǔn)的定義 在規(guī)定的條件下, 為確定測(cè)量?jī)x器測(cè)量?jī)x器或測(cè)量系統(tǒng)所指示的量值, 或?qū)嵨锪烤?、?biāo)準(zhǔn)

5、物質(zhì)所代表的量值, 與對(duì)應(yīng)的由測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系關(guān)系的一組操作。自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)校準(zhǔn)的方法校準(zhǔn)的方法校準(zhǔn)校準(zhǔn)手動(dòng)校準(zhǔn)手動(dòng)校準(zhǔn)自動(dòng)校準(zhǔn)自動(dòng)校準(zhǔn)硬件校準(zhǔn)硬件校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)自校準(zhǔn)傳感器自校準(zhǔn)傳感器自校準(zhǔn)系統(tǒng)自校準(zhǔn)系統(tǒng)自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn) 假設(shè)一傳感器系統(tǒng)經(jīng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到的靜態(tài)輸出假設(shè)一傳感器系統(tǒng)經(jīng)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到的靜態(tài)輸出( (y y) )輸入輸入(x)(x)特性如下：特性如下：y=a0+a1x式中：式中：a a0 0零位值，即當(dāng)輸入零位值，即當(dāng)輸入x x=0 =0 時(shí)之輸出值；時(shí)之輸出值；a a1 1靈敏度，又稱傳感器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換增益。靈敏度，又稱傳感器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)

6、換增益。xaSaPy)()(10式中：式中：a a0 0零位漂移；零位漂移；a a1 1靈敏度漂移。靈敏度漂移。 自校準(zhǔn)傳感器自校準(zhǔn)傳感器自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)智能傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自校準(zhǔn)功能原理框圖(a) 方法一(不含傳感器自校)； (b) 方法二(含傳感器自校) 自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)第一步校零：輸入信號(hào)為零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值，輸出值為第一步校零：輸入信號(hào)為零點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值，輸出值為y y0 0= =a a0 0； 第二步標(biāo)定：輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)值第二步標(biāo)定：輸入信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)值U UR R，輸出值為，輸出值為y yR R； 第三步測(cè)量：輸入信號(hào)為傳感器的輸出第三步測(cè)量：輸入信號(hào)為傳感器的輸出U UX X

7、，輸出值為，輸出值為y yX X。RRUyyaSa011被測(cè)信號(hào)被測(cè)信號(hào)U UX X則為則為 RRXXXUyyyyayyU0010這種方法是實(shí)時(shí)測(cè)量零點(diǎn)，實(shí)時(shí)標(biāo)定靈敏度這種方法是實(shí)時(shí)測(cè)量零點(diǎn)，實(shí)時(shí)標(biāo)定靈敏度/ /增益增益a a1 1。 自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)壓力傳感器自校準(zhǔn)原理圖壓力傳感器自校準(zhǔn)原理圖 自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)自校準(zhǔn)系統(tǒng)自校準(zhǔn)系統(tǒng) 標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)器 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源 或或 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器 被檢儀器被檢儀器 測(cè)量?jī)x器測(cè)量?jī)x器 或或 信號(hào)輸出儀器信號(hào)輸出儀器 通訊接口通訊接口 IEEE-488（GPIB）、）、RS-232 LAN、USB 控制器：電腦控制器：電

8、腦 校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)軟件 專用計(jì)量校準(zhǔn)管理軟件，如專用計(jì)量校準(zhǔn)管理軟件，如Fluke的的MET/CAL 測(cè)量控制軟件，如測(cè)量控制軟件，如NI的的LabView 用戶用各種編程語言，如用戶用各種編程語言，如VB、VC+等，自行開發(fā)設(shè)計(jì)校準(zhǔn)程序應(yīng)用等，自行開發(fā)設(shè)計(jì)校準(zhǔn)程序應(yīng)用自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)萬用表自校準(zhǔn)系統(tǒng)萬用表自校準(zhǔn)系統(tǒng)配置校準(zhǔn)系統(tǒng)所需的軟硬件設(shè)備配置校準(zhǔn)系統(tǒng)所需的軟硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)器：Fluke 5700A被檢表被檢表：34401A數(shù)字多用表校準(zhǔn)軟件：校準(zhǔn)軟件：Fluke MET/CAL 及金牌支持校準(zhǔn)程序庫通訊接口：通訊接口：NI USB-GPIB及GPIB電纜控制器：控制器：電腦

9、及打印機(jī)自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)由無磁校驗(yàn)臺(tái)、校驗(yàn)臺(tái)控制箱、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)校準(zhǔn)由無磁校驗(yàn)臺(tái)、校驗(yàn)臺(tái)控制箱、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)校準(zhǔn)軟件組成軟件組成測(cè)斜儀自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)測(cè)斜儀自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn) 按寫好的校準(zhǔn)程序或軟件提示操作按寫好的校準(zhǔn)程序或軟件提示操作 操作簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)單 工作效率高工作效率高 不易發(fā)生誤操作不易發(fā)生誤操作 利于儀器和人員的安全利于儀器和人員的安全 數(shù)據(jù)記錄可靠數(shù)據(jù)記錄可靠 對(duì)操作人員的技術(shù)能力要求低對(duì)操作人員的技術(shù)能力要求低 可自動(dòng)記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、生成報(bào)告和證書可自動(dòng)記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、生成報(bào)告和證書 便于資產(chǎn)管理、證書管理和查詢、文檔管理便于資產(chǎn)管理、證書管理和查詢、文檔管理自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)自校零與自校準(zhǔn)手動(dòng)校準(zhǔn)存在的問題手動(dòng)校準(zhǔn)存在的問題 工作量大、繁瑣工作量大、繁瑣 容易發(fā)生誤操作容易發(fā)生誤操作 數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤 儀器誤操作引起人身安全、儀器損壞儀器誤操作引起人身安全、儀器損壞 對(duì)操作人員的技術(shù)能力要求高對(duì)操作人員的技術(shù)能力要求高 儀器的使用方法儀器的使用方法 編制校準(zhǔn)步驟，計(jì)算合格上下限編制校準(zhǔn)步驟，計(jì)算合格上下限 計(jì)算測(cè)量不確定度計(jì)算測(cè)