發(fā)布時(shí)間：2019-02-14所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：集成電路的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式，隨著我國(guó)集成電路事業(yè)的發(fā)展，智能芯片的技術(shù)含量也越來越高，高智能芯片因功能性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單而快速占領(lǐng)市場(chǎng)，為電路設(shè)計(jì)帶來了巨大的便利。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來收集傳感器信號(hào)，可以達(dá)到更好的信號(hào)傳送效果
摘要：集成電路的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式，隨著我國(guó)集成電路事業(yè)的發(fā)展，智能芯片的技術(shù)含量也越來越高，高智能芯片因功能性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單而快速占領(lǐng)市場(chǎng)，為電路設(shè)計(jì)帶來了巨大的便利。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來收集傳感器信號(hào)，可以達(dá)到更好的信號(hào)傳送效果。筆者將探析數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的測(cè)量誤差及補(bǔ)償方式，以期不斷提升電路系統(tǒng)的精確度，提升網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)作效率。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集,測(cè)量誤差,補(bǔ)償
1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測(cè)量誤差相關(guān)內(nèi)容綜述
1.1概念
誤差測(cè)量是計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)傳輸過程中最需要考慮的一個(gè)問題，受到測(cè)量方式、測(cè)量工具等客觀因素的影響，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏y(cè)量結(jié)果往往會(huì)存在一定的差異性，而這種差異性就被稱為測(cè)量誤差。目前，人們可以采用的誤差測(cè)量方式有很多，諸如數(shù)字方式，它本身具有離散性特征，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量過程的量化處理，在一定程度上確保了測(cè)量過程的精確性。
但技術(shù)人員在設(shè)計(jì)的過程中也應(yīng)對(duì)該系統(tǒng)有一個(gè)精確的認(rèn)識(shí)，盡量減弱其他因素對(duì)測(cè)量過程產(chǎn)生的影響，達(dá)到更好的糾正效果。在日常生活當(dāng)中，工作人員需要頻繁觀察與記錄各個(gè)儀器上的數(shù)值，這些數(shù)值在一定程度上反映了系統(tǒng)的運(yùn)作情況，卻無法保證這些數(shù)值是完全準(zhǔn)確的。雖然一些工作人員表示小誤差并不會(huì)對(duì)整體帶來多大的影響，但若想建立起一個(gè)專業(yè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這些最大誤差值就顯得至關(guān)重要。任何系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中都存在一定的局限性，致使系統(tǒng)整體產(chǎn)生一種量化誤差，為了確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)作，工作人員還需要采取有效的方法，盡量減小誤差。
1.2種類
1.2.1量化誤差
量化誤差主要體現(xiàn)在A/D變換器上，該設(shè)備具有轉(zhuǎn)換性特征，當(dāng)其模擬量的值在0～0.5V時(shí)，其數(shù)字量輸出便為000B;當(dāng)模擬量達(dá)到0.5～1.5V時(shí)，其數(shù)字量輸出便達(dá)到001V，以此類推。經(jīng)過多次實(shí)踐后，最終得出該設(shè)備的理論與實(shí)際模擬量之間差了0.5V。產(chǎn)生這種誤差的原因就在于該設(shè)備的轉(zhuǎn)換性特征，若系統(tǒng)中設(shè)置了A/D變換器，則量化誤差也隨之確定。目前，這種量化誤差錯(cuò)誤在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中十分常見。在開展相應(yīng)的誤差測(cè)量過程中，工作人員也應(yīng)重點(diǎn)考慮分辨率、采樣率以及寬帶等指標(biāo)。
1.2.2非線性誤差
非線性誤差與量化誤差之間存在著密切的關(guān)系。設(shè)備在實(shí)際運(yùn)作過程中所產(chǎn)生的離散值之間的距離并不相同，因此，便出現(xiàn)了非線性誤差。但與量化誤差不同的是，這種非線性誤差十分難校正，因此，工作人員需要對(duì)高精度信號(hào)源進(jìn)行多次的測(cè)量。此外，線性誤差與非線性誤差是兩個(gè)完全對(duì)立的概念，人們只需要針對(duì)某一特定信號(hào)源進(jìn)行一次性測(cè)量就可以達(dá)到修正線性誤差的良好效果。
1.2.3噪音層誤差
所謂噪音層誤差，實(shí)際上是真實(shí)信號(hào)與各種隨機(jī)偏移的綜合，噪音主要來自于板上源極以及電源切換產(chǎn)生的熱度。雖然從本質(zhì)上講，噪音層誤差應(yīng)被歸屬到非線性誤差范圍內(nèi)，但由于造成的類型與大小都有所不同，因此，相較于非線性誤差而言，噪音層的測(cè)量誤差情況更加復(fù)雜，工作人員應(yīng)采取針對(duì)性的測(cè)量手段。
1.2.4溫度漂移誤差
該誤差因?yàn)椴怀０l(fā)生，因此，常常會(huì)被人們忽略。計(jì)算機(jī)的運(yùn)作中會(huì)散發(fā)熱量，其數(shù)據(jù)采集板的溫度保持在0～55℃，為了確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，溫度漂移應(yīng)維持在6ppm/℃以內(nèi)。此外，數(shù)據(jù)采集板包含溫度傳感器，工作人員也可以通過數(shù)據(jù)調(diào)整表方式，確保各個(gè)元件的差溫度漂移始終保持在最低水平，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的測(cè)量誤差補(bǔ)償方法
2.1充分考慮測(cè)量精度問題
由于技術(shù)上存在一定的局限性，人們?cè)谶x定12或16位設(shè)備時(shí)，經(jīng)常會(huì)選取猜測(cè)的方法，致使許多設(shè)備的精度沒有良好的保障。對(duì)此，工作人員可以采取多樣化的測(cè)量方法，以此來衡量出DAQ卡所需的整體精度，例如，一個(gè)16位DAQ卡擁有212種測(cè)量結(jié)果，通常情況下，這些測(cè)量范圍形成一種均勻分布的狀態(tài)，負(fù)責(zé)測(cè)量的硬件會(huì)將結(jié)果傳入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存當(dāng)中。若工作人員只考慮精度問題，則會(huì)導(dǎo)致16位測(cè)量永遠(yuǎn)要比12位測(cè)量多出16倍，因此，除了精度問題外，工作人員還需要充分結(jié)合其他因素，盡量消除系統(tǒng)的量化誤差，確保系統(tǒng)整體運(yùn)作的有效性。
2.2選擇高性能的數(shù)據(jù)采集卡
不同場(chǎng)合下產(chǎn)生的測(cè)量誤差也存在巨大的差異性。因此，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的過程中，工作人員應(yīng)確保盡量將誤差降至最低，結(jié)合誤差測(cè)量所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來選取更加合適的采集設(shè)備。從事該方面工作的人都知道，誤差測(cè)量是一份十分枯燥乏味的工作，一旦算錯(cuò)，還要重新測(cè)量計(jì)算，但誤差數(shù)量對(duì)于系統(tǒng)整體的運(yùn)作而言具有十分重要的作用。
對(duì)此，工作人員應(yīng)謹(jǐn)慎開展測(cè)量工作，嚴(yán)格參照手冊(cè)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算，結(jié)合實(shí)際情況，合理選擇單位等。想要達(dá)到更好的系統(tǒng)開發(fā)效果，工作人員在開展測(cè)量工作前還需要做好計(jì)劃工作，首先記錄下允許誤差的最大值，在此基礎(chǔ)上選擇可以很快進(jìn)行開發(fā)的數(shù)據(jù)采集板，最后再按照手冊(cè)的要求進(jìn)行合理的配置，確保設(shè)備精度能夠達(dá)到系統(tǒng)整體的要求。
2.3充分考慮整體性
抖動(dòng)技術(shù)可以在一定程度上提高采集板的整體分辨率，這種抖動(dòng)需要由軟件發(fā)出命令與進(jìn)行控制，在此基礎(chǔ)上將一個(gè)與量化誤差相似的高斯噪聲疊加到信號(hào)上，更好達(dá)到提高分辨率的效果。由于設(shè)備產(chǎn)生的噪聲具有隨機(jī)性特征，因此，軟件可以采用取平均值的方法來放大采集板的指標(biāo)。
抖動(dòng)設(shè)備可以使一個(gè)12位的采集板達(dá)到14位的分辨率，工作人員可通過開關(guān)隨意使用抖動(dòng)功能，以此來達(dá)到簡(jiǎn)化測(cè)量的目的，以此類推，16位數(shù)據(jù)采集板也可以達(dá)到18位的分辨率。不同數(shù)據(jù)采集設(shè)備具有不同的功能，而帶有多功能I/O的設(shè)備則必須使用校準(zhǔn)電路，以此來校正設(shè)備輸入與輸出過程中產(chǎn)生的漂移誤差。使用高精度的元件可以有效抑制溫度漂移，但卻會(huì)增加成本。
對(duì)此，設(shè)計(jì)人員可以嘗試在系統(tǒng)中安裝溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溫度變化，在此基礎(chǔ)上采用編程的方式設(shè)計(jì)出自校正函數(shù)，達(dá)到自動(dòng)校正溫度值的效果，使系統(tǒng)在運(yùn)作的過程中，元件的溫度始終保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，提升系統(tǒng)整體的安全性與穩(wěn)定性。
2.4科學(xué)選取軟件
驅(qū)動(dòng)軟件的好壞對(duì)于系統(tǒng)整體會(huì)產(chǎn)生極大的影響。驅(qū)動(dòng)軟件的設(shè)置可以提高網(wǎng)絡(luò)整體的運(yùn)行速度，提升數(shù)據(jù)采集工作的整體效果。對(duì)此，工作人員應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)作情況，選取一個(gè)穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)軟件，確保軟件能夠幫助自己快速完成設(shè)備安裝與檢測(cè)工作。在購買驅(qū)動(dòng)軟件之前，工作人員需要對(duì)不同的軟件進(jìn)行精確的衡量，選取性能最佳、成本最低的一款，確保投入的資金能夠得到更好的回報(bào)。還要觀察軟件的實(shí)用性，分析其是否適用于當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并保證操作的靈活性。
2.5定期開展校準(zhǔn)工作
受到外部因素的影響，設(shè)備及軟件在長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)老化問題，為了確保設(shè)備及軟件能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，工作人員還要定期開展校準(zhǔn)工作。例如，DAQ系統(tǒng)最初在25℃環(huán)境下產(chǎn)生的數(shù)值為2.00V，一年后卻增加了0.01V，因此，工作人員需要制訂科學(xué)的計(jì)劃，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)與養(yǎng)護(hù)，使系統(tǒng)的安全性得到良好的保障，始終保持在最初的校準(zhǔn)狀態(tài)。
3結(jié)語
綜上所述，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在長(zhǎng)期的使用后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不精確問題，想要使數(shù)據(jù)測(cè)量達(dá)到完全精確的標(biāo)準(zhǔn)需要消耗大量的成本，因此，工作人員需要采取綜合誤差測(cè)量的方法，將各個(gè)元件的誤差相結(jié)合，并寫下系統(tǒng)允許誤差的范圍，以此來替換更加適合的元件，有效縮小誤差，提升系統(tǒng)整體的精度。
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