自校零与自校准技术

1、-自自校零与自校准技术校零与自校准技术 新型传感器报告新型传感器报告组员：组员：自校零与自校准自校零与自校准 在测量在测量过程中，由于仪器内部器件过程中，由于仪器内部器件的零点的零点偏移及其偏移及其温漂，即使零输入时也温漂，即使零输入时也有有存在测量误差，消除存在测量误差，消除这种误差的方法是自这种误差的方法是自动校零。动校零。 自校零自校零自校零与自校准自校零与自校准ViVo0 VVo=A Vi实测实测Vi=0Vo=0零校准后零校准后自校零与自校准自校零与自校准Vo0 V实测实测零校准后零校准后Vi自校零与自校准自校零与自校准 V0Ad（ViVos） AdVi Ad Vos在在电子仪器中电子

2、仪器中 Ad Vos 属于非被测量，将要引起测量误差属于非被测量，将要引起测量误差。在在放大器的有关部位加一偏移量以抵消失调电压的影响放大器的有关部位加一偏移量以抵消失调电压的影响。自校零与自校准自校零与自校准doosd1AVVA 失调电压在运放输出端引起的误差电压存储于失调电压在运放输出端引起的误差电压存储于 Co 中。中。a）零采样期）零采样期 开关开关 S1 断开，断开，S2、S3 接通，放大器接通，放大器电路成为输入接地的跟电路成为输入接地的跟随器随器。这时由失调电压产生的输出电压为：。这时由失调电压产生的输出电压为： V0 Ad（VosVo）自校零与自校准自校零与自校准dodioso

3、sd1AVAVVVAb）工作期）工作期 这时开关这时开关 S1 接通，接通，S2、S3 断开，放大器接通输入信号断开，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，这上电压的作用，这时输出电压为时输出电压为自校零与自校准自校零与自校准doososd1AVVAodiosd11VAVVA自校零与自校准自校零与自校准串联式校零电路串联式校零电路动态校零的双斜动态校零的双斜式模数转换器式模数转换器自校零与自校准自校零与自校准零采样期是对测量误差进行采样；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，工作期是对被测量进

4、行测量，同时也消除测量误差。同时也消除测量误差。自校零与自校准自校零与自校准软件自校软件自校零方法零方法 借助程序来校正电压测量中的零点偏移。借助程序来校正电压测量中的零点偏移。 目前大多数目前大多数DVM都内嵌微处理器，因此都内嵌微处理器，因此能方便地采用软件校零技术。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，以得到正移在程序的运行过程中扣除掉，以得到正确的测量结果。确的测量结果。自校零与自校准自校零与自校准校准的定义校准的定义 在规定的条件下, 为确定测量仪器测量仪器或测量系统所指示的量值, 或实物量具、标准

5、物质所代表的量值, 与对应的由测量标准测量标准所复现的量值之间关系关系的一组操作。自校零与自校准自校零与自校准校准的方法校准的方法校准校准手动校准手动校准自动校准自动校准硬件校准硬件校准软件校准软件校准自校准传感器自校准传感器自校准系统自校准系统自校零与自校准自校零与自校准 假设一传感器系统经标定实验得到的静态输出假设一传感器系统经标定实验得到的静态输出( (y y) )输入输入(x)(x)特性如下：特性如下：y=a0+a1x式中：式中：a a0 0零位值，即当输入零位值，即当输入x x=0 =0 时之输出值；时之输出值；a a1 1灵敏度，又称传感器系统的转换增益。灵敏度，又称传感器系统的转

6、换增益。xaSaPy)()(10式中：式中：a a0 0零位漂移；零位漂移；a a1 1灵敏度漂移。灵敏度漂移。 自校准传感器自校准传感器自校零与自校准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，输出值为第一步校零：输入信号为零点标准值，输出值为y y0 0= =a a0 0； 第二步标定：输入信号为标准值第二步标定：输入信号为标准值U UR R，输出值为，输出值为y yR R； 第三步测量：输入信号为传感器的输出第三步测量：输入信号为传感器的输出U UX X

7、，输出值为，输出值为y yX X。RRUyyaSa011被测信号被测信号U UX X则为则为 RRXXXUyyyyayyU0010这种方法是实时测量零点，实时标定灵敏度这种方法是实时测量零点，实时标定灵敏度/ /增益增益a a1 1。 自校零与自校准自校零与自校准压力传感器自校准原理图压力传感器自校准原理图 自校零与自校准自校零与自校准自校准系统自校准系统 标准器标准器 标准信号源标准信号源 或或 标准测量仪器标准测量仪器 被检仪器被检仪器 测量仪器测量仪器 或或 信号输出仪器信号输出仪器 通讯接口通讯接口 IEEE-488（GPIB）、）、RS-232 LAN、USB 控制器：电脑控制器：电

8、脑 校准软件校准软件 专用计量校准管理软件，如专用计量校准管理软件，如Fluke的的MET/CAL 测量控制软件，如测量控制软件，如NI的的LabView 用户用各种编程语言，如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等，自行开发设计校准程序应用自校零与自校准自校零与自校准万用表自校准系统万用表自校准系统配置校准系统所需的软硬件设备配置校准系统所需的软硬件设备标准器标准器：Fluke 5700A被检表被检表：34401A数字多用表校准软件：校准软件：Fluke MET/CAL 及金牌支持校准程序库通讯接口：通讯接口：NI USB-GPIB及GPIB电缆控制器：控制器：电脑

9、及打印机自校零与自校准自校零与自校准由无磁校验台、校验台控制箱、计算机和自动校准由无磁校验台、校验台控制箱、计算机和自动校准软件组成软件组成测斜仪自动校准系统测斜仪自动校准系统自校零与自校准自校零与自校准 按写好的校准程序或软件提示操作按写好的校准程序或软件提示操作 操作简单操作简单 工作效率高工作效率高 不易发生误操作不易发生误操作 利于仪器和人员的安全利于仪器和人员的安全 数据记录可靠数据记录可靠 对操作人员的技术能力要求低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、文档管理便于资产管理、证书管理和查询、文档管理自动校准系统优点自动校准系统优点自校零与自校准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手动校准存在的问题 工作量大、繁琐工作量大、繁琐 容易发生误操作容易发生误操作 数据记录错误数据记录错误 仪器误操作引起人身安全、仪器损坏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对操作人员的技术能力要求高 仪器的使用方法仪器的使用方法 编制校准步骤，计算合格上下限编制校准步骤，计算合格上下限 计算测量不确定度计算测