有關(guān)測量精度的幾個(gè)必須了解的問(wèn)題

　　接地環(huán)路會(huì )嚴重影響測試結果，例如，在圖4所示的電路中，為了能夠長(cháng)時(shí)間監測一個(gè)電機的溫度，在電機上連上一個(gè)熱電偶傳感器，由于電機箱是接地的，因此熱電偶也接地，而數據采集設備地與電機箱地之間存在電勢差，因此產(chǎn)生了電流。你可以注意到，加在測試信號的噪聲可能是交流的，或者一個(gè)簡(jiǎn)單的直流偏移值，但最終無(wú)可避免地影響了測試精度。

　　圖4 接地環(huán)路影響測試結果

　　為了避免接地環(huán)路，需要選擇合適的接地模式，特別是在測量一個(gè)接地傳感器時(shí)，應該盡量避免使用單端輸入方式（RSE），這種方式會(huì )直接在數據采集設備與傳感器地間產(chǎn)生電流。如果使用的是差分方式（DIFF），由于電路為開(kāi)路，因此電流被制止，從而較好地抑制了接地環(huán)路。當然，相比于差分，通過(guò)隔離技術(shù)（見(jiàn)圖5），可以在不讓兩個(gè)地相連，分隔數據采集設備地的同時(shí)，保持數據值的傳輸，從而從根本上解決了環(huán)路問(wèn)題。

　　圖5 隔離技術(shù)解決接地環(huán)路問(wèn)題

　　問(wèn)題四：軟件的作用

　　作為一個(gè)完整的數據采集系統，軟件在其中的作用日益得到重視，它除了可以為整個(gè)系統提供靈活性與可擴展性之外，還可以利用軟件對采集得到的信號進(jìn)行后處理，從而提高測量結果的正確性。

　　最常用的就是軟件濾波技術(shù)，如果事先對所測得的信號情況已有一定的了解（例如知道信號中被引入了50Hz的電源噪聲），那么就可以針對性地對其后處理，從而還原更真實(shí)的信號。相比于傳統的硬件級濾波，軟件具有簡(jiǎn)單、靈活并且成本低廉等優(yōu)勢，與此同時(shí)，CPU日益提升的處理速度也已可完全勝任任何的濾波算法處理。

　　圖6就是使用NI LabVIEW圖形化開(kāi)發(fā)平臺實(shí)現軟件濾波的實(shí)例，當信號具有一定噪聲時(shí)，通過(guò)LabVIEW自帶的濾波器VI，對信號進(jìn)行低通濾波，濾除掉25Hz以上的噪聲，從而得到原始信號（Fitered Signal）。

　　圖6 使用LabVIEW實(shí)現軟件濾波

　　當然，軟件所能發(fā)揮的作用遠非如此。在很多前沿應用時(shí)，一些原始的信號對研究來(lái)說(shuō)也可能是噪聲（例如對虎鯨叫聲的分析時(shí)，海水的聲音就是一種噪聲），對于這些問(wèn)題，如果在軟件中使用一些高級的信號處理算法（例如聯(lián)合時(shí)頻分析、小波分析等）就可以解決。例如，利用聯(lián)合時(shí)頻分析的高級算法，在 LabVIEW下成功截取到虎鯨的叫聲，而將海水的聲音與其他噪聲都去除。因此，可以預見(jiàn)的是，軟件在數據后處理方面將起到舉足輕重的作用，從而幫助工程師得到自己所需要的信號與數據。

　　問(wèn)題五：重視校準

　　“時(shí)間能夠沖淡一切”，這句話(huà)用于測試系統也同樣受用，我們知道，時(shí)間的推移（持續工作的時(shí)間以及環(huán)境條件的影響）都會(huì )讓任何儀器中的電子器件的精度產(chǎn)生偏差，從而給測量帶來(lái)很大的不確定性。解決該問(wèn)題的關(guān)鍵所在，就是必須定期對儀器和板卡進(jìn)行校準。

　　一般而言，校準就是將儀器的當前性能與已知的標準精度進(jìn)行比較，通過(guò)對儀器測量能力的調整，確保其測量精度在廠(chǎng)商提供的標準范圍內。要想完成對一個(gè)儀器的外部校準，可以將其送回原廠(chǎng)，或者送至一個(gè)校準計量實(shí)驗室進(jìn)行校準。另一方面，在選擇儀器的時(shí)候，工程師們需要仔細考慮外部校準時(shí)間間隔這個(gè)參數，這可以大大減少自動(dòng)化測試系統的維護成本。

　　當然，作為一種在校準周期內改善儀器測量精度的方法，某些廠(chǎng)商的板卡或儀器還包含了非常實(shí)用的自校準功能，它們含有精確的電壓參考源等硬件資源，可以隨時(shí)快速地校準該儀器，從而減少因環(huán)境等因素造成的測量誤差。

　　結論

　　幾乎所有的工程應用對系統的測量精度都有著(zhù)很?chē)栏竦囊?。它的概念并非分辨率那么?jiǎn)單，還涉及到很多其他影響因素（線(xiàn)纜、接線(xiàn)端子、接地環(huán)路現象等），通過(guò)合理的布置與屏蔽可以抵制測量噪聲的引入，也可以通過(guò)軟件進(jìn)行針對性的后處理，從而提高結果的準確度。當然，為了避免時(shí)間的影響，定時(shí)對儀器進(jìn)行校準也是不容忽視的問(wèn)題。