数据采集系统校准规范Word文档格式.docx
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数据采集系统的种类很参.典型结构如图1
所示.其核心部分是
电址的测址。
由传感器来的模拟信乩通过信号调理器和多路开关后.再经过
A/D转换器进行模数转换并最终被计算机系统收存而完成数据采集过程。
主要技术要求
是否分级
检定周期(年〉
1
附录数目
3
出版单位
中国计蚤出版社
检定用标准物质
相关技术文件
备注
2.数据采集系统校准规范摘要
一概述
1适用范闲本规范为指&
性技术文件.适用F以模拟电址作输入的数据采集系统的校准.执行本规范
的被枝数据采樂系统性能限定为:
①通道采集速率^15X10e次/秒
(②A/D转换位数W16位超出上述限定的系统.以及其它模拟城输入的数据采樂系统
的枝准.可参照执行。
数据采樂系统是一种测址设备.广泛用丁•各种测控领域。
它可以与$种类型的传感器相连接.构成测址温度.力.圧力.流址和位移等物理址的测址系统。
数据采樂系统的种类很多.典型结构如图1所示。
其核心部分是电址的测址。
由传感器来的模拟信号.通过信号调理器和多路开关后•再经过A/D转换器进行模数转换并
最终被计算机系统收存而完成数据采樂过程。
2术语及定义
2.1数据采集系统能测址来口传感器.变送器及其它信号源的输入信号.并能以某种方式对测到的址值进行
数据存储、处理.显示.打印或记录的系统。
2.2倍号调理器对输入信号进行放大.遊波、线性补偿、阻抗匹配等功能性调节后再输出的四端网络的统
称,
2.3通道输入输出倍兮的
传输路径。
2.4通道采集速率
被测呈
-1传感器
信号
開理器1
J!
••••••
-J传悠潘
信号调理祸1
■
I'
2YI
路
转
萤设备
换
开
图1数据采集系统典型结构
数据采集系统在采集数据过程中,某一采集通道在单位时间内采集的可读有效(原始)数据个数称为该通道的通道采集速率。
2.5循坏采集速率数据采集系统在多通道循坏采集方式下执行采集时,全系统所有工作的釆集通道在单位
时间内采集的可读有效(原始)数据个数。
2.6单通道采集速率系统只有一个通道执行采集时的工作方式称为单通道采集。
此时的通道采集速率称为单
通道采集速率。
2.7通道间串扰数据采集系统采集过程中,前一输入通道对其逻辑后继通道的影响。
2.8动态有效位数理想的模数转换器在数据采集中只引入与其转换位数相对应的量化误差。
在满足采样定
理的条件下,实际的数据采集系统对单频正弦交流信号执行数据采集后,根据采集到的数据求得相应的拟合正眩曲线,将采集数据与该拟合曲线之间的有效值误差归结为动态采集下的量化误差,与此动态量化误差相对应的模数转换的有效位数称为系统的动态有效位数。
2.9误差限测量结果偏离真值(约定
真值)的程度。
二技术要求
3技术要求
3.1被校数据采集系统的要求
3.1.1文件资料由于数据采集系统种类繁多且复杂,所以,被校准的系统应配有原理图纸、使用说明书
及相应的软件资料。
3.1.2项目及指标送校单位应提供其送校数据采集系统所有要求测量性能的指标,并包括:
①输入电阻;
②输入通频带:
③模数转换位数;
④量程;
⑤供电源;
⑥采集速率;
⑦通道数:
⑧数据容量:
3.13可靠性、安全性和抗干扰性
送校数据采集系统应能连续24h无故障工作。
其安全性和绝缘性良好,符合国家有关安全规定。
人身感应、摆放位置和方向等对其性能的影响应可忽略不计。
3.1.4校准通道数据采集系统校准通道号随机选取。
每个校准项目需校准的通道数,若无特别要求,应
不少于4。
不同类型的通道应分别
校准。
3.1.5标志及外观数据采集系统的铭牌或外壳上应标明系统的名称、生产厂家、型号、编号和出厂日期。
系统外形结构应完好。
开关、按键、旋钮等可正常操作,标志清晰明确。
外露件不应有
松动和机械损伤。
供电电源的标志及电压和频率
范围指示明确。
3.2输入输出连线
校准用输入输出信号线长一般在1〜2m,线型采用与实际使用时相同种类,或依说明书规定。
其它情况,使用双绞屏蔽线。
3.3通电检查外观检查后,按使用说明书通电,对数据采集系统各种功能进行检查,均应正常。
功能性检查完成后,给系统所选定的检查通道加入其量限内的任意非零恒定信号(一般
是在通道测量范闱上限或下限的50%〜90%以内),检查其工作状况,若不能正常采集,则不进行校准,应该予以维修。
三校准条件
4校准系统要求
4.1校准系统校准系统综合误差不人于被校数据采集系统误差限的1/4。
校准系统应具有良好的屏蔽、接地,周围无任何影响数据采集系统及其校准系统性能的
振动、冲击及电磁辐射等。
4.2标准源所使用的标准源及标准测量仪器应定期检定,并在检定合格的有效期内。
其调节细度、
稳定度及纹波系数等引起的最人误差,应不人于被校数据采集系统分辨力的1/4。
4.3校准用的主要仪器设备也应在检定合格的有效期内使用。
5预调整正式校准前,按使用说明书对数据采集系统进行预调整,校准过程中不允许做对数据采
集系统性能有影响的调整。
正式校准前,按说明书要
求对数据釆集系统预热。
6校准环境条件
温度:
20±
5°
C相对湿度:
40%〜70%RH校准过程中温度变化的允许范围及允
许速度,以其温度附加误差不超过基本误差限的
1/8为限。
其它校准环境条件,以不影响数据采集系统的正常工作为限。
7特殊条件如果数据采集系统使用说明书中有特殊的使用条件要求,按特殊情况处理。
四校准项目和校准方法
8采集速率
8.1原理简述
HLcHLC
•■■■
数据采集系
图2校准数据采集系统的接线图
8.1.1单通道采集速率校准原理
连线如图2所示,信号源是标准周期信号源。
将标准周期信号源接通系统的一个通道。
信号频率f取为:
(v】d/3)$f$(2vid/n)
(1)
式中V’一被测系统的单通道最高采集速率标称值;
n—被测数据采集系统每通道采集数据个数。
对采集数据进行分析,统计出N个信号周期内采集数据个数砥,按公式
(2)计算出系统通道实际最高采集速率Vd:
vd=fXnN/N
(2)
8.1.2循环采集速率校准原理
本校准方法规定用于同类型的输入通道的集合,若系统中包含不同类型的输入通道,则须分别校准。
接线如图2所示,信号源是标准周期信号源。
在同类通道中任选m个通道作为工作通道,这m个通道中的各个通道,在每一个通道扫描周期中仅被选通一次。
m满足公式(3)的要求:
额定系统最高循环采集速率
m8<
额定最高单通道采集速率
在m个通道中任选一个通道接到标准周期信号源上,其它通道输入短接。
信号频率f
满足公式(4)的要求:
sf£
式中vlx一被校准系统的最高循坏采集速率标称值;
11—被校准数据采集系统每通道采集数据个数。
对采集数据进行分析,统计出N
个信号周期内采集数据个数n、・,按公式(5)计算出系统实
际最高循坏采集速率VY
vx=m•f•Un.TM(5)
若m个通道中,某一个(或多个)通道在一个通道扫描周期中被选通不止一次,则可参照公式(5)各参数的物理意义,用一个适当的值取代m值后,计算出系统实际最高循环采集速率%:
8.2单通道最高采集速率的校准程序
8.2.1连线如图2所示,信号源是标准周期信号源。
选择一个测量通道接到信号源上。
8.2.2置系统为单通道最高采集速率状态。
8.2.3选择通道采集数据个数n(Ml000)o
8.2.4设置系统通道量程。
8.2.5选择信号源信号峰峰值(一般为对应通道量程的50%〜100%),按公式
(1)选择信号频率。
8.2.6加载信号,启动采集,记录采集数据。
8.2.7按公式
(2)计算出单通道最高采集速率W。
8.2.8对于具有不同最高采集速率的量程,均应分别进行校准。
8.3系统最高循坏采集速率的校准程序
8.3.1接线如图2所示,信号源是标准周期信号源。
在同类通道中任选m个通道作为工作通道,m满足公式(3)的要求。
在m个通道中任选一个通道接到标准周期信号源上,其它通道输入短接。
8.3.2置系统为最高循环采集速率状态。
8.3.3选择每个通道采集数据个数n(>
l000)o
8.3.4设置各通道的量程。
8.3.5调节信号的峰峰值(一般为对应通道量程的50%〜100%),按公式(4)选择信号频率f。
8.3.6加载信号,启动采集。
记录采集数据。
8.3.7按公式(5)计算出系统最高循环采集速率
8.3.8对于具有不同循环采集速率的量程,应分别进行校准。
9线性度
9.1原理简述
(7)
(8)
(9)
(10)
E]・Xu
线性度
Xx=Xi(I・Ei+b)
max(L=——"
Xi,i=2JL」0)
100%
E
(13)
(14)
图3数据采集系统输入输出特性
9.1.1信号点的选择
如图3所示,在测量范用(El,Eh)内选择11个校准信号点E’(i=l,2,…,11)。
E1=EL+ErX1.25%(6)
Ei=EL+ErX(i-1)X10%(i=2,3,•••,10)Eu=EL+ErX98.75%
Et=Eh—El式中el—通道的测量范围下限;
Eh一通道的测量范围上限:
Er——通道的量程。
9.1.2线性度按端基直线法计算如下:
—1n
Xi=—Xj
n1=1
(i=l,2,…,IEj=L…,11)
二―(11)
EhEi
(12)
式中xXJ——第i个信号点瓦上折合到通道输入端的第j个测量数据
(i=l,…,11,j=l,…,a):
n每一通道在第i个信号
点E上的采集数据个数(n>
100):
k一端基直线的斜率;
b——端基直线的截矩;
xx——第1个信号点£
上测量n次的平均值;
Axx——第1个信号点E上测量n次的平均值与端基直线回归值的误差。
9.2校准程序
9.2.1接线如图2所示,信号源是直流标准信号源。
选定测量通道。
对每一通道执行步骤9.2.2〜9.2.1.
9.2.2设置单通道(或循坏)采集方式及相应最高采集速率状态。
9.2.3设置在信号点Ei上的采集数据个数n($100)
9.2.4置测量通道的量程。
9.2.5给系统顺序输入符合公式(6)〜(8)的信号Ex(i=l,11),启动采集,记
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