自校零与自校准技术

Ad Vo＝ Vos 1 ＋Ad
失调电压在运放输出端引起的误差电压存储于 Co 中。
自校零与自校准
b）工作期 这时开关 S1 接通，S2、S3 断开，放大器接通输入信号 Vi ， 处于正常的放大工作状态，但是还需考虑 Co 上电压的作用，这 时输出电压为
Ad Vo＝Ad Vi＋Vos－ Vos 1＋Ad
V0＝Ad（Vi＋Vos）＝ AdVi＋ Ad Vos
在电子仪器中 Ad Vos 属于非被测量，将要引起测量误差。
在放大器的有关部位加一偏移量以抵消失调电压的影响。
自校零与自校准
a）零采样期
开关 S1 断开，S2、S3 接通，放大器电路成为输入接地的跟 随器。这时由失调电压产生的输出电压为： V0＝ Ad（Vos－Vo）
新型传感器报告
--自校零与自校准技术
组员：
自校零与自校准
自校零
在测量过程中，由于仪器内部器件的 零点偏移及其温漂，即使零输入时也有存 在测量误差，消除这种误差的方法是自动 校零。
自校零与自Fra Baidu bibliotek准
Vo
实测
零校准后
△
V
0
Vo=A Vi Vi=0 Vo=0
Vi
自校零与自校准
Vo
实测
零校准后
△
V
0
Vi
自校零与自校准
自校零与自校准
万用表自校系统
计算机 MET/CAL软件 34401A校准程序 USB 总线 USB-GPIB 接口卡 GPIB 总线 5700A 多功能校准器
校准 报告
GPIB 总线 交直流电压 、电流 及电阻输出信号
打印机
34401A 数字多用表
校准 报告
GPIB 总线 交直流电压 、电流 及电阻输出信号
打印机
34401A 数字多用表
自校零与自校准
测斜仪自动校准系统
由无磁校验台、校验台控制箱、计算机和自动校准 软件组成
自校零与自校准
自动校准系统优点
• 按写好的校准程序或软件提示操作 – 操作简单 – 工作效率高 – 不易发生误操作 – 利于仪器和人员的安全 – 数据记录可靠 • 对操作人员的技术能力要求低 • 可自动记录校准数据、生成报告和证书 • 便于资产管理、证书管理和查询、文档管理
自校零与自校准
万用表自校准系统
•配置校准系统所需的软硬件设备
―标准器：Fluke 5700A ―被检表：34401A数字多用表 ―校准软件：Fluke MET/CAL 及金牌支持校准程序库 ―通讯接口：NI USB-GPIB及GPIB电缆 ―控制器：电脑及打印机
计算机 MET/CAL软件 34401A校准程序 USB 总线 USB-GPIB 接口卡 GPIB 总线 5700A 多功能校准器
– 测量仪器 或 信号输出仪器
• 通讯接口
– IEEE-488（GPIB）、RS-232 – LAN、USB
• 控制器：电脑 • 校准软件
– 专用计量校准管理软件，如Fluke的MET/CAL – 测量控制软件，如NI的LabView – 用户用各种编程语言，如VB、VC++等，自行开发设计校准程序应用
软件自校零方法
借助程序来校正电压测量中的零点偏移。 目前大多数DVM都内嵌微处理器，因此 能方便地采用软件校零技术。 软件校零的思想是将被测量中的零点偏 移在程序的运行过程中扣除掉，以得到正 确的测量结果。
自校零与自校准
校准的定义
在规定的条件下, 为确定测量仪器或测量系统所指示的量 值, 或实物量具、标准物质所代表的量值, 与对应的由测量标准 所复现的量值之间关系的一组操作。
自校零与自校准
校准的方法
手动校准
校 准
自动校准
硬件校准
自校准传感器
软件校准
自校准系统
自校零与自校准
自校准传感器
假设一传感器系统经标定实验得到的静态输出 (y)—输入(x)特性如下：y=a0+a1x 式中：a0——零位值，即当输入x=0 时之输出值；
a1——灵敏度，又称传感器系统的转换增益。
y ( P a0 ) ( S a1 ) x
自校零与自校准
1 Vo＝Ad Vi＋ Vos 1 ＋Ad
Ad Voos＝ Vos 1 ＋Ad
自校零与自校准
串联式校零电路
动态校零的双斜 式模数转换器
自校零与自校准
零采样期是对测量误差进行采样； 工作期是对被测量进行测量， 同时也消除测量误差。
自校零与自校准
自校零与自校准
自校零与自校准
手动校准存在的问题
• 工作量大、繁琐 • 容易发生误操作 – 数据记录错误 – 仪器误操作引起人身安全、仪器损坏 • 对操作人员的技术能力要求高 – 仪器的使用方法 – 编制校准步骤，计算合格上下限 – 计算测量不确定度 • 无法自动记录、生成报告 – 证书是校准后人为编制的、可信度低 – 资产管理、证书管理和查询、文档管理不便 • 不利于实现全面的质量管理
yR y0 a1 S a1 UR
被测信号UX则为
y X y0 y X y0 UX UR a1 yR y0
这种方法是实时测量零点，实时标定灵敏度/增益a1。
自校零与自校准
压力传感器自校准原理图
自校零与自校准
自校准系统
• 标准器
– 标准信号源 或 标准测量仪器
• 被检仪器
式中：Δa0——零位漂移；
Δa1—灵敏度漂移。
自校零与自校准
智能传感器系统实现自校准功能原理框图
(a) 方法一(不含传感器自校)； (b) 方法二(含传感器自校)
自校零与自校准
第一步校零：输入信号为零点标准值，输出值为y0=a0； 第二步标定：输入信号为标准值UR，输出值为yR；
第三步测量：输入信号为传感器的输出UX，输出值为yX。