自动校准和抗干扰技术.ppt

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1、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6.1误差校准和自检6.1.1测控系统的系统误差及其校准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。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

2、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。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

3、以获得测控系统在所有测量点上的校准值。图6－1用同类型标准仪器进行比对校准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。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

4、)来使其指示值向标准源的指示值靠拢。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。(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

5、测量方法或计算方法来扣除系统误差。6.1.2系统故障的检测和诊断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。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，

6、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。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)。依靠测控系统内部的微机

7、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。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。6.1.3测控系统故障的自检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

8、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。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