确保数据采集的测量精确度应注意的几个技术问题

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1、确保数据采集的测量精确度应注意的几个技术问题

2、第1lun／ºC为单位来表示。与带隙型电压基准相比，埋入型齐纳二极管基准(例如REF02、REFl02)的温度漂移通常更小。温度漂移可用多种方法(斜坡、蝶形电路或逻辑框)来确定，但最常用的方法是逻辑框法，计算公式如下：500)this.style.ouseg(this)">1.3输出噪声-输出噪声通常是在两个频率范围内确定的，即0.1Hz至10Hz(峰-峰噪声)和10Hz至1kHz(RMS噪声)。噪声是很重要的，因为它有可能缩小采集系统的动

3、态范围。高分辨率数据采集系统有可能完全因为基准噪声的缘故而在LSB中发生高频脉动。可通过外部滤波来降低噪声。电压基准如例如串联REF02、REFl02或并联REFl004-xx系列可选用。1.4或采用一种比例测量方式。用一个信号既用作激励传感器又用作为参考电压，这样可以消除基准引起的误差(如图1所示)。为激励源和基准同时漂移，漂移误差相互抵消。500)this.style.ouseg(this)">2、高质量电阻网络的使用-对电子元件的温度变化的补偿在数据采集硬件内,电子元件的规格依赖于工作温度

4、，故应选择的电子元件都具有很高的温度稳定性，在15℃到35℃的工作温度范围内设计的数据采集设备将温度引起的误差减小到每摄氏度不超过信号真实值的0.0006%。所有这些特性都有助于保证测量具有很高的可靠性而无需考虑数据采集硬件工作温度，在实际中那些设计有助于最小化误差。温度漂移保护电路与高精度前置放大电路数据采集系统在A/D之前采用高精度前置输入放大器的作用是在A/D的输入端存电流瞬变的情况下能提供稳定、准确的信号。它还能提供增益(或衰减)、电平移位、滤波及其他信号修整功能。由于DC准确度的要求有

5、可能使放大器的选择范围变小,故放大器必须具有足够低的失调电压、失调电压漂移、输入偏置电流、噪声等，以满足所需的准确度性能指标。另外,数据采集的高精度前置放大电路设计可以使芯片上的元件会具有消除温度漂移误差的方式响应温度变化。例如,高质量的电阻网络,即使在高温的情况下也可以精确地保持设置的比例。这就使得在设备的整个工作范围内都可以提供稳定的可编程的增益。3、也可采用板上温度传感器这是由于板上温度传感器可确保其测量在已知的温度下工作,从而使测量更加可靠。其方法是可从开发环境,如NI的LabVIEOS

6、兼容型输入，旨在实现与微处理器的简易连接。对输入进行激光修整，以实现低失调电压和低漂移，从而可在无需外部元件的情况下使用。该PGA系列放大器设计应考虑以下二点：*增益误差和漂移一为了获得更高的增益，高精密型应用将要求更加密切地关注漂移和增益误差。*输入偏置电流一指的是每个放大器输入在输入失调电压为零时产生0V输出所需的DC电流。高源阻抗应用通常要求采用FET输入放大器，这种放大器因为所需的偏置电流极低而最大限度地减少了偏置电流误差。为此,可采用连接两个可编程增益放大器制作技术。以提供Gain=1

7、至64(即1V、2V、4V和8V/V)的二进制增益步进(见图2所示)。这样将系统动态范围整整增加了一个数量级。低输入偏置电流和FET输入级确保多路转换器的串联电阻不会引起误差。快速稳定时间(只需3.5µs的时间便可达到0.01％)可实现多个通道的快速轮询，如典型的TI-PGA205型。500)this.style.ouseg(this)">这种特殊的集成电路可以在一个很宽的增益和采样速率范围内保证精度。它主要解决或克服一般商用放大器常在高增益时带宽减小从而导致时间建立慢到无法接受所造

8、成的误差。为了保证测量的精度，放大器必须在没有振荡或者振铃的情况也能建立并稳定下来。如果没有这种技术，在高增益和采样速率的情况下，16位的ADC可能达到40个最低位的信号误差。其他数据采集设备供应商经常忽视仪器级放大器的重要性，这就导致在高增益和采样速率时分辨率较低和不精确。5、用RC网络优化A/D特性及采用高斯分布的随机“抖动”技术增强分辨率*所谓“抖动”定义是一个数字信号在有效时点上距离理想时间位置的短期变化，而热噪声和散粒噪声将遵守高斯分布。采用了这种随机“抖动”的技术,使低频测量(比如温

9、度和应变测量中)的12位DAQ设备在分辨率上的性能可以提高4倍,从而大大增强了分辨率,这是为什么？该抖动电路实际上是将小量的高斯噪声加到信号上。直观看起来，增加噪声好像是违反常规的，但是如果系统(设备)给输入的信号增加了合适的噪声，并平均了数字化信号值，那么就可以达到比ADC芯片规定的更高的分辨率。故值此称该“抖动”为分辨率增强技术。由于采用分辨率增强技术能使16位多功能数据采集系统(设备)的性能可提高到18位分辨率，12位设备性能表现达到14位分辨率。*输入放大器一般通过R-C网络与A/D相连