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如何权衡数据采集仪的精度与分辨率

更新时间:2023-07-17 04:13      点击次数:13 次

  很多客户在选择德维创Dewetron数据采集仪的时候,经常在精度和分辨率(位数)上纠结,有的更把分辨率和精度混为一谈,认为高的分辨率就一定代表高的精度,在选择一块德维创数据采集板卡的时候,您可以很容易地决定自己需要的模拟输入/输出和数字信号的通道数。但要确定模拟输入通道的分辨率,就不是那么容易了。一些Dewetron 12位的板卡可以达到更高采样率,或是具有比同类16位板卡低廉的价格。如何确定哪款卡才是自己真正需要的呢?想要作出正确的决定,您需要考虑系统和板卡要求的整体精度。

德维创DEWETRON数据采集仪DEWE2-A4宇捷弘业

  首先考虑精度而非分辨率

  工程师们在决定选用德维创12位还是16位的数采设备时,经常是靠“猜测”。实际上,通过很多方法,都可以由给定的系统精度指标衡量出数采卡需要的整体精度。在一个给定范围内,一块德维创16位数采卡的测量结果有2的16次方,即65536种可能,而12位的数采卡则有2的12次方,即4096种可能。在理想状态下,这些可能的值在整个测量范围内均匀分布,测量硬件将实际值归入最接近的可能结果,并将此结果返回到计算机的内存。如果计算精度只考虑这一点的话,那么16位测量则永远比12位测量精确16 (=2的4次方)倍。而实际上,人们仅将这种误差视为影响精度的因素之一,由于这种误差是由模拟量转化为数字量的过程中引入的,所以我们称之为数字量化误差。数字量化误差在12位数采板卡的总体测量误差中占35%,但在16位数采板卡的测量误差中,所占比例阿忽略不计。特别是在16位测量中,您除了测量误差外,还必须考虑其他误差因素。所谓的其他误差包括噪音,非线性转换函数,温度漂移误差及更多。所有这些误差都会受到处理模拟信号的电子线路的设计质量影响,是16位产品的总体误差中的重要因素。这意味着16位板卡的模拟设计比12位的更加严格,尤其在高增益时。不同的测量硬件厂商对构成误差的定义各异,术语也不尽相同。因此,您必须核对多个供应商的技术规范列表,以确认厂商没有遗漏任何影响精度的重要信息。

  调理和采样模块对精度的影响

德维创DEWETRON数据采集板卡TRION及TRION3宇捷弘业

  计算机或工作台上的仪器设备温度会不断波动,高品质德维创数据采集设备能在相当大的温度范围内确保测量精度。通常55℃是PCI设备的工作范围。定制的电阻网络和高档元件能将温度漂移限定在6 ppm/C内。另一个要注重的设计是分辨率改良技术。德维创数据采集设备的设计应将噪声最小化,并按高斯法则均匀分布其他误差。因此,通过将采样结果取平均也能大幅增加这类设备的测量精度。计算100个或更多采样结果的平均值后,12位板卡能有14位板的效果,16位能达到18位的效果。这种做法的弊端在于使用现有硬件提高精度的同时,损失了系统的实时性。因此,对于实时性要求严格的测试场合,不能采用此类方法提高精度。带多功能/O的数采设备应该具有校准电路,来矫正模拟输入和输出产生的增益和漂移误差。您可利用OXYGEN软件来消除运行时的时间漂移和温度漂移。无需外部电路,板卡上高度稳定的内部参考电压即可确保其在时间和温度变化下保持原有的精度和稳定性。工厂校准常量被永久性地保存在板上的EEPROM里,不能修改。在EEPROM中可被修改部分保存了用户可调性常量。您可以通过取出不可修改常量,将设备恢复到出厂时的初始校准状态。

  软件重要性

德维创DEWETRON数据采集仪精度和分辨率如何权衡-软件重要性宇捷弘业

  配置和驱动软件的质量好坏与测量硬件的质量同样重要。一定要耐心仔细地为您的数据采集和信号调理系统选择一个稳固、经过长时间考验的驱动软件。德维创OXYGEN软件能够帮助您快速完成设备安装,开始测量数据。购买之前,先参考一些测量范例能让您的应用系统开发有一个高的起点。为了确保投入的资金,驱动软件应能在多种不同开发环境、操作系统和计算机总线下保持同样的高性能与易用性。花时间在评估和选择正确的数据采集设备是成功测量任何信号和传感器的关键。尽管您可能有许多选择,但由于每种数采卡均有设计独待之处,所以最佳选择只有一种。向技术支持工程师咨询,了解设备在不同温度下的工作状态,抗噪性如何,软件是否提供快捷配置工具等,能让您对产品质量乃至项目的成功更有把握。

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