数字化测量及其评价技术的现状和发展趋势

所有物理量的测量，最后都是以数值形式给出结果，本文所述的数字化测量，则是特指使用A／D转换原理，对模拟物理量进行的测量。其主要特征是以具有量化特征的过程和结果描述具有连续特征的物理量。这样的测量，是伴随着A／D转换器的诞生而产生的，其目的最初也仅是为了提高测量的准确度。自动化程度、测量速度和可靠性以及减少劳动强度、节约人力成本。而时至今日，数字化测量技术已广泛应用于各行各业。本文所述对象通用与专用并存，最为常见（应用极广）的是用于航天遥测。电脑绣花、看VCD、指纹识别等，这仅是一些通用的数字化测量设…     

虚拟仪器计量评价问题述评

虚拟仪器，是一些借助于通用的模拟量及数字量输入输出平台，通过计算机软件，按已知的数字模型和时序实现的，具有信号测量、控制、变换、分析、显示、输出等全部或部分功能的智能化输入输出系统。它是软件技术在仪器仪表总体技术中比重不断加大的必然产物，也是计算机技术不断发展与完善、并与仪器仪表技术不断相互融合、渗透的必然结果。随着计算机技术的不断发展和总线技术的不断完善，推动了虚拟仪器技术的快速发展。典型的虚拟仪器模式可以理解为，除了信号的输入和输出端子以外，仪器其它的操作、测量、控制、变换、分析、显示等功能…     

最小二乘独立线性度的测量不确定度

介绍了用最小二乘法评价线性测量系统线性度指标时，测量结果的不确定分析和评价过程，讨论了影响评价结果不确定度的几个主要误差来源，给出了减小线性度指标评价不确定度的主要措施：（1）环境控制措施，以减少环境带来的不确定度；（2）选取高精度信号，以减少信号源带来的不确定度。通过实例，给出了线性度指标不确定度分析和评价结果。本文方法及结论可应在于讲理标准进行性度指标的不确定分析上，也可用于估计线性度指标本身的不确定度。     

正弦信号源波形失真的一种精确评价方法

叙述了正弦信号源失真的分类 :谐波失真、噪声失真和杂波失真 ;讨论了失真测量的基本技术 (模拟法和FFT法 )的优点和局限性 ,分析了失真测量技术的难点和技术状况 ;介绍了谐波失真和总失真度的定义。提出了使用正弦波曲线拟合法评价正弦波信号源总失真度的过程 ,在能量守衡以及失真和信号本身不相关的前提下 ,详细分析和推导了量化误差对失真度评价的影响及修正公式 ,实现了正弦波信号源总失真度的精确评价 ,实验结果验证了该方法的正确性及切实可行性。同时 ,对评价方法进行了误差分析 ,该方法可用于正弦信号波形失真度的精确测量和计量校准     

线性模拟量数据采集系统准确度的一种评价方法

采用一种新的准确度表述方法来评价数据采集系统的准确度；同时讨论了该方法的数据采集系统各种误差与现有指标的兼容性问题。     

数字示波器大触发延迟时间的量子化测量方法

针对数字示波器的大触发延迟时间,提出了一种量子化测量方法。使用正弦激励信号周期作为测量尺度标准,将大触发延迟时间表述成整数个正弦周期与一个小数个正弦周期的合成。小数周期部分用相位差法直接测量获得,而整数的获取,通过将大触发延迟时间分割成多个小触发延迟增量之和,分别触发测量各个小触发延迟时间增量,然后,以累积方式获得大触发延迟时间粗测值,并以此计算获得整数值,最终将两部分时间合成得大触发延迟时间测量结果。在数字示波器上所作的一组实验验证了该方法的正确性与可行性。该方法可用于数字示波器大触发延迟时间的精确测量和计量校准中。     

捷变正弦信号源波形建立时间的精确测量

针对正弦信号源捷变状态切换后的建立时间、开机后波形建立时间以及过载恢复时间等的精确测量问题,提出了一种基于局域波形四参数拟合的测量分析方法,然后将拟合模型参数拓展到全局,进而获得拟合回归波形与过渡过程波形的回归残差波形。该波形的收敛过程反映了正弦波建立过程中的残差收敛变化过程。以它为目标对象,加上主观设定的建立时间的条件判据,可以获得正弦建立时间的起始和终止两个时刻点,最终获得完整的正弦信号建立时间。在两组不同条件下的状态切换实验结果,验证了该方法的有效性和可行性。该方法也可以推广应用到脉冲调频、脉冲调幅、脉冲调相、捷变频信号的建立时间测量评价中。     

有效值法交流共模抑制比测量不确定度评定

为解决影响工业现场的数据采集系统精度的共模干扰问题,以波形分析方式研究了交流共模干扰的表现形式,揭示了其同时含有直流偏移叠加交流波动和本底噪声的典型特征。提出以波形有效值幅度进行干扰强度表征,并进行共模抑制比的定量表述;同时使用有效值叠加模型对系统本底噪声的影响予以剔除,提高了共模抑制比的测量精度。基于该方法与流程讨论了其主要的不确定度来源—信号源误差、数据采集系统增益误差、幅度测量误差、幅度分辨力误差以及测量重复性等。进行了测量不确定度分析和评价,结合实例给出了通道共模抑制比的不确定度评价结果,验证了所述方法的实用性与可行性。     

一种适用于现场原位校准的双输入激励方法

针对现场校准中各种非电物理量激励源实现困难的问题,提出一种双输入激励法,以电信号标准源激励校准传感器后面的数据采集系统。借助于现场物理量值提供单值激励,以现场测量标准校准包含传感器的被校测量系统,并判定传感器的工作正常性。在其工作正常情况下,以传感器稳定的传递特性模型的平移,表述其现实特性,模型参数来源于以往实验室校准结果,从而以双输入激励法完成全测量系统的现场校准。从铂电阻温度计长达6年的校准结果漂移特性,可以看出该方法具有正确性和可行性。     

16 bit量化误差对正弦参数拟合影响的误差界

为了定量评估量化采样序列对四参数正弦拟合结果影响的误差规律,针对16 bit量化对四参数正弦拟合带来的影响,分别在有效位数、幅度、频率、初始相位和直流分量五项参数上进行了拟合误差界的搜索。选取的条件变量分别是幅度、序列所含波形的周波数、初始相位、直流分量以及序列数据点数。以两两联动的双条件组合方式进行误差界搜索,获得了各项参数的误差界随不同条件变化而变化的曲线规律,筛分出了显著影响量和不显著影响量,以及明确的误差上界和下界。以往的研究仅使用正态随机噪声方式表征其谐波失真以外的误差要素,本文揭示了量化误差影响的周期性特征,并以曲线包络方式给出了量化误差影响的误差界。量化误差对四参数拟合影响的误差界,可用于不确定度估计,以及测量条件选择。