电气测量技术第六章资料
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信号源
被 校 测控 系 统
电气测量技术
图6－2 用标准信号源进行校准
与传统仪器的手动校准不同，测控系统都是可程控的， 在控制器的程控命令指挥下，校准完全可以自动进行，它有如 下特点：
(1) 它分为外部校准和内部校准两种方式。
(2) 外部校准采用上述第二种校准方法，但不需要像校准 传统仪器那样，手动调节被校仪器的输入信号，也不需要打开 机箱手动调节仪器内部的可调元器件，而是使用由测控系统组 成的自动校准系统来实现的。
电气测量技术
6.1.3
测控系统的自检，主要是针对下列部件：
(1) 测控系统的数字电路部件。包括中央处理器(CPU)、 存储器(RAM、ROM、EPROM)、输入输出口、逻辑控制电路、总 线等。
(2) 测控系统的模拟电路部件。包括模拟量输入通道、 模拟量输出通道、电源、标准源等。
(3)系统的软件部分。
电气测量技术
对待故障有两种基本策略。一种是采用冗余技术，故障产 生时， 设法避开故障的作用，屏蔽它的影响。另一种是测试 故障， 在故障产生时，及时发现和排除，使系统可靠地工作 。
故障测试分两种。如果要求确定测控系统是否存在故障， 称为故障检测。如果要求确定故障发生的具体位置(故障定位) ， 称为故障诊断。 故障诊断要比故障检测难得多。
电气测量技术
测 试 矢量 发生器
S1 a b MU X
Hale Waihona Puke BaiduS2
被 检 测部 件
a
b
DEMUX
仪 器 电路 板 仪 器 微机
电气测量技术
① 采用同类型的准确度高的标准仪器（见图6－1）。 校准时，标准仪器和被校测控系统同时测量信号源输出的一 个信号，标准仪器的显示值作为被测信号的真值，它与被校 测控系统显示值的差值即为该仪器的测量误差。由小到大改 变信号源的输出，可以获得测控系统在所有测量点上的校准 值。
电气测量技术
可
过去，在校准无内置微机的传统仪器时，信号源的输出的 改变和被校仪器功能、量限的设定等都是靠手动调节的。测量 的数据也是靠人工进行观测、记录和处理的。当被校仪器超过 误差时，需用手动调节仪器内部的可调元器件的参数(可调电阻 ，可调电容，可调电感)来使其指示值向标准源的指示值靠拢。
电气测量技术
被 校 信号 可 调 标准
电气测量技术
图6－3为系统进行内部自检的原理图。图中的被检测部件 为系统仪器电路的一个组成部分， 为清楚起见，将其从系统 电路中分离开来表示。自检电路由测试矢量发生器、响应序列 寄存 器、多路转换器 MUX和多路分配器 DMUX组成 。在MUX和 DEMUX处于两种不同位置时，系统有两种不同工作方式。
第六章 自动校准和抗干扰技术
6.1 误差校准和自检 6.2 测控系统的内部自动校准 6.3 测控系统的抗干扰技术
电气测量技术
6.1 误差校准和自检
6.1.1
测控系统的准确度是用测量误差来衡量的。测量误差包括 偶然误差和系统误差，为了保证测控系统的精度，应该减少偶 然误差和系统误差。
偶然误差主要是由于周围环境和测控系统内部的偶然因素 的作用造成的。为了减小偶然误差，除去要稳定测量环境外， 可在规定条件下对被测量进行多次测量，再利用统计方法对测 量数据进行平均和滤波处理。
依靠测控系统内部的微机和内附的故障检测电路来自动 实现故障检测和故障诊断，称为自检。如果故障的测试是靠 外部自动测试设备来完成的， 则称为故障的外部测试。
电气测量技术
不管是哪种检测方法，其原理都是：给被测对象施加一 定的检测激励信号，根据其输出响应信号来判断是否存在故 障。所加的检测激励信号称为测试矢量或测试码。不是任何 信号都可充当测试矢量的。测试矢量加在电路后，电路有故 障和无故障时的响应信号是不同的。响应信号又称响应矢量 或响应序列。
电气测量技术
测控系统自检采用下面几种方式：
① 开机自检。每当接通电源或者复位之后， 测控系统即 进行一次自检。大多数计算机测控系统都具备开机自检的功能 。
② 周期性自检。为保证系统长时间可靠稳定的工作，有 时在其运行过程中周期性地插入自检。周期性自检是自动进行 的,不需要操作者的介入。
③ 连续监控。测控系统一般内设有专门电路或者附加专 门的检错码，时刻监视系统运行状态，一旦出现某种故障，就 停止测控系统工作， 转入出错处理。
电气测量技术
系统误差是由于测控系统内部和外部的固定不变或按确 定规律变化的因素的作用造成的。可利用校准的方法来减小 仪器的系统误差。 校准有两种不同的实现方法：
(1) 根据系统误差的变化规律，采用一定的测量方法或 计算方法，将它从测量系统的测量结果中扣除。
(2) 准确度等级高的仪器其系统误差小。因此，可用准 确度高的标准仪器去修正准确度低的被测系统。这里，有两 种方案可供使用。
(3) 内部自动校准采用上述第一种校准方法依靠测控系统 内部微机和内附标准源自动完成，即根据系统误差的变化规律 ， 用一定的测量方法或计算方法来扣除系统误差。
电气测量技术
6.1.2
测控系统可能产生故障的物理原因很多。从外部因素讲， 空间强电磁场的冲击，电网电压的冲击，机械振动，温度、 湿度的变化，或者使用和维护不当，都可引起系统的接插件、 内部元器件和电路板的工作不良。从内部因素看，随着时间的 变化，系统内部元器件和电路板的老化引起其性能下降和参数 变化。这种变化超过一定的容限时就会形成测控系统故障。 此外，和传统仪器不同，测控系统除硬件故障外，还可能出现 软件故障。
电气测量技术
故障定位有一个细度问题。被检测的对象规模大小不同 时，对故障诊断的细度要求也不同。 通常， 诊断一个系统 时，要求故障定位到印刷电路板级， 诊断一块印刷电路板时 ，要求故障定位到集成电路块级，诊断一块集成电路时， 则 希望将故障定位到其输入、输出脚或内部的元件上(在集成电 路设计时)。
标准仪器
调
信
号
源
被 校 测 控系 统
图6－1 用同类型标准仪器进行比对校准
电气测量技术
② 采用准确度高的可步进调节输出值的标准信号源（见图 6－2）。校准时，信号源的指示值作为真值，它与被校测控系 统指示值的差值就是该系统的测量误差。从小到大调节标准源 的输出，可以测量出被校测控系统在所有测量点上的校准值。
被 校 测控 系 统
电气测量技术
图6－2 用标准信号源进行校准
与传统仪器的手动校准不同，测控系统都是可程控的， 在控制器的程控命令指挥下，校准完全可以自动进行，它有如 下特点：
(1) 它分为外部校准和内部校准两种方式。
(2) 外部校准采用上述第二种校准方法，但不需要像校准 传统仪器那样，手动调节被校仪器的输入信号，也不需要打开 机箱手动调节仪器内部的可调元器件，而是使用由测控系统组 成的自动校准系统来实现的。
电气测量技术
6.1.3
测控系统的自检，主要是针对下列部件：
(1) 测控系统的数字电路部件。包括中央处理器(CPU)、 存储器(RAM、ROM、EPROM)、输入输出口、逻辑控制电路、总 线等。
(2) 测控系统的模拟电路部件。包括模拟量输入通道、 模拟量输出通道、电源、标准源等。
(3)系统的软件部分。
电气测量技术
对待故障有两种基本策略。一种是采用冗余技术，故障产 生时， 设法避开故障的作用，屏蔽它的影响。另一种是测试 故障， 在故障产生时，及时发现和排除，使系统可靠地工作 。
故障测试分两种。如果要求确定测控系统是否存在故障， 称为故障检测。如果要求确定故障发生的具体位置(故障定位) ， 称为故障诊断。 故障诊断要比故障检测难得多。
电气测量技术
测 试 矢量 发生器
S1 a b MU X
Hale Waihona Puke BaiduS2
被 检 测部 件
a
b
DEMUX
仪 器 电路 板 仪 器 微机
电气测量技术
① 采用同类型的准确度高的标准仪器（见图6－1）。 校准时，标准仪器和被校测控系统同时测量信号源输出的一 个信号，标准仪器的显示值作为被测信号的真值，它与被校 测控系统显示值的差值即为该仪器的测量误差。由小到大改 变信号源的输出，可以获得测控系统在所有测量点上的校准 值。
电气测量技术
可
过去，在校准无内置微机的传统仪器时，信号源的输出的 改变和被校仪器功能、量限的设定等都是靠手动调节的。测量 的数据也是靠人工进行观测、记录和处理的。当被校仪器超过 误差时，需用手动调节仪器内部的可调元器件的参数(可调电阻 ，可调电容，可调电感)来使其指示值向标准源的指示值靠拢。
电气测量技术
被 校 信号 可 调 标准
电气测量技术
图6－3为系统进行内部自检的原理图。图中的被检测部件 为系统仪器电路的一个组成部分， 为清楚起见，将其从系统 电路中分离开来表示。自检电路由测试矢量发生器、响应序列 寄存 器、多路转换器 MUX和多路分配器 DMUX组成 。在MUX和 DEMUX处于两种不同位置时，系统有两种不同工作方式。
第六章 自动校准和抗干扰技术
6.1 误差校准和自检 6.2 测控系统的内部自动校准 6.3 测控系统的抗干扰技术
电气测量技术
6.1 误差校准和自检
6.1.1
测控系统的准确度是用测量误差来衡量的。测量误差包括 偶然误差和系统误差，为了保证测控系统的精度，应该减少偶 然误差和系统误差。
偶然误差主要是由于周围环境和测控系统内部的偶然因素 的作用造成的。为了减小偶然误差，除去要稳定测量环境外， 可在规定条件下对被测量进行多次测量，再利用统计方法对测 量数据进行平均和滤波处理。
依靠测控系统内部的微机和内附的故障检测电路来自动 实现故障检测和故障诊断，称为自检。如果故障的测试是靠 外部自动测试设备来完成的， 则称为故障的外部测试。
电气测量技术
不管是哪种检测方法，其原理都是：给被测对象施加一 定的检测激励信号，根据其输出响应信号来判断是否存在故 障。所加的检测激励信号称为测试矢量或测试码。不是任何 信号都可充当测试矢量的。测试矢量加在电路后，电路有故 障和无故障时的响应信号是不同的。响应信号又称响应矢量 或响应序列。
电气测量技术
测控系统自检采用下面几种方式：
① 开机自检。每当接通电源或者复位之后， 测控系统即 进行一次自检。大多数计算机测控系统都具备开机自检的功能 。
② 周期性自检。为保证系统长时间可靠稳定的工作，有 时在其运行过程中周期性地插入自检。周期性自检是自动进行 的,不需要操作者的介入。
③ 连续监控。测控系统一般内设有专门电路或者附加专 门的检错码，时刻监视系统运行状态，一旦出现某种故障，就 停止测控系统工作， 转入出错处理。
电气测量技术
系统误差是由于测控系统内部和外部的固定不变或按确 定规律变化的因素的作用造成的。可利用校准的方法来减小 仪器的系统误差。 校准有两种不同的实现方法：
(1) 根据系统误差的变化规律，采用一定的测量方法或 计算方法，将它从测量系统的测量结果中扣除。
(2) 准确度等级高的仪器其系统误差小。因此，可用准 确度高的标准仪器去修正准确度低的被测系统。这里，有两 种方案可供使用。
(3) 内部自动校准采用上述第一种校准方法依靠测控系统 内部微机和内附标准源自动完成，即根据系统误差的变化规律 ， 用一定的测量方法或计算方法来扣除系统误差。
电气测量技术
6.1.2
测控系统可能产生故障的物理原因很多。从外部因素讲， 空间强电磁场的冲击，电网电压的冲击，机械振动，温度、 湿度的变化，或者使用和维护不当，都可引起系统的接插件、 内部元器件和电路板的工作不良。从内部因素看，随着时间的 变化，系统内部元器件和电路板的老化引起其性能下降和参数 变化。这种变化超过一定的容限时就会形成测控系统故障。 此外，和传统仪器不同，测控系统除硬件故障外，还可能出现 软件故障。
电气测量技术
故障定位有一个细度问题。被检测的对象规模大小不同 时，对故障诊断的细度要求也不同。 通常， 诊断一个系统 时，要求故障定位到印刷电路板级， 诊断一块印刷电路板时 ，要求故障定位到集成电路块级，诊断一块集成电路时， 则 希望将故障定位到其输入、输出脚或内部的元件上(在集成电 路设计时)。
标准仪器
调
信
号
源
被 校 测 控系 统
图6－1 用同类型标准仪器进行比对校准
电气测量技术
② 采用准确度高的可步进调节输出值的标准信号源（见图 6－2）。校准时，信号源的指示值作为真值，它与被校测控系 统指示值的差值就是该系统的测量误差。从小到大调节标准源 的输出，可以测量出被校测控系统在所有测量点上的校准值。