不确定度在虚拟仪器测量中应用及其评定

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1、不确定度在虚拟仪器测量中应用及其评定摘要：虚拟仪器是指由测试软件达到测试目的，以计算机为主要的硬件，由编程语言来定义和实现的，与传统仪器具有相似功能的虚拟面板。虚拟仪器测试主要利用各个模块实现信号采集、分析与调理从而完成信号处理的过程，进而通过虚拟仪器的模拟面板输出测量结果。虚拟仪器结合计算机与具有插件仪器的各个模块进行测量，插件仪器的频率、电压以及数据采集的精度等共同决定虚拟仪器的测量能力。关键词：虚拟仪器；测量不确定度；评定方法中图分类号：TH701文献标识码：A文章编号：1006-8937(2012)26-0044-02

2、虚拟仪器测量过程中，测量结果会产生不确定度，产生误差的来源有虚拟仪器中的传感器、信号处理模块集成传感器、数据处理软件、计算机硬件等，其中的每个部分都会影响虚拟仪器的总体不确定度。集成传感器和数据采集卡产生的误差会经过计算机的数据处理从而产生不确定度。本文主要介绍不确定度在虚拟仪器测量中的应用，影响测量不确定度的因素以及不确定度的评定方法。1虚拟仪器的组成以及影响测量装置不确定度的因素1.1虚拟仪器的基本构成虚拟仪器利用计算机的软硬件来完成各种传统仪器的测试功能，其中它以计算机软件和A/D转换，集成传感器实现测量的过程，关键是对

3、电量的信号处理，当被测量中的非电量时，要向电量进行转换。工作中的各种模块功能各异：首先，实现信号处理的放大，达到容易测试的电平以及完成信号之间的切换和放大滤波的模块是信号调理过程；然后被测量从模拟信号到数字信号的转换过程由数据采集是实现；采样过程中，虚拟仪器以DSP为处理数据的中心，进行被测量的运算。1.2虚拟仪器测量不确定度的来源虚拟仪器的不确定度的来源要考虑到虚拟仪器的内部构成和处理数据的过程，而每一部分的精度因素也各不相同。注意到，由于接口的软件和控制的软件没有进行数据的计算过程，所以这两部分不会影响不确定度。在所有影响

4、不确定度的因素中，由于传感器处于测试过程的最前端，因此由传感器导致的不确定度的分量成为虚拟仪器总不确定度的根本因素。除了传感器的精度是影响虚拟仪器总体不确定度的根本原因外，信号调理过程、数据采集过程和DSP都会形成虚拟仪器的误差。但是，生产厂家生产产品后，会对虚拟仪器的传感器进行标示，购买者要注意核对不确定度值，并选择符合不确定度要求的传感器。由于在传感器中含有电量转换电路，所以在非电量的测试时，会产生较大的误差和不确定度。不论是电量测试还是非电量测试，都需要数据采集过程。因此，数据釆集卡的精度也会影响到虚拟仪器不确定度。2虚

5、拟仪器不确定度的评定由以上虚拟仪器的工作原理和基本构成可以知道，评定虚拟仪器测试的不确定度比传统仪器的不确定度的评定更加复杂。因此，在评定虚拟仪器的总体不确定度时，要对其中影响因素的各项的标准不确定度进行分别评定，再对总的合成不确定度进行分析。其中评定方法分为A类评定和B类评定。2.1A类评定方法3研究虚拟仪器不确定度的意义随着科技的发展，新一代的具有先进技术的虚拟仪器越来越被人们所接受，目前，工业、医药、农业和国防等均普遍应用了虚拟仪器。虚拟仪器具有传统仪器所没有的功能和优点，具有成本低、适用范围广、可以重复性强的特点；与传

6、统仪器相比，虚拟仪器方便携带，适合于野外作业等特殊环境；在生产方面，通过虚拟仪器模拟测量数据，可以节省材料、提高工作效率。因此，虚拟仪器在现代社会中被广泛采用。与此同时，虚拟仪器的误差和精度也显得尤为重要。虚拟仪器由计算机的软硬件构成，每一步处理数据都可能会产生误差，只有在各部分的误差和整体误差在有效得范围内时，测量结果才是有效可靠，才会避免一些错误的产生，使工业生产和科研能够有效进行。因此要对虚拟仪器的不确定度进行评定和验证，找出虚拟仪器过程中的各部分的不确定度和整体不确定度。对于一些超出误差的部分，要及时进行合理地调试、校

7、验，从而保证测试的顺利进行。参考文献：[1]钱绍圣•测量不确定度：实验数据的处理与表示[M].北京：高等教育出版社,2002.