电气测量技术第六章资料

信号源
被 校 测控 系 统
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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。
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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。
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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。
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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
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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。
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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。
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被 校 信号 可 调 标准
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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
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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
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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。