發布時間：2019-02-14所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：集成電路的出現改變了傳統的數據采集方式，隨著我國集成電路事業的發展，智能芯片的技術含量也越來越高，高智能芯片因功能性強、操作簡單而快速占領市場，為電路設計帶來了巨大的便利。通過數據采集系統來收集傳感器信號，可以達到更好的信號傳送效果
摘要：集成電路的出現改變了傳統的數據采集方式，隨著我國集成電路事業的發展，智能芯片的技術含量也越來越高，高智能芯片因功能性強、操作簡單而快速占領市場，為電路設計帶來了巨大的便利。通過數據采集系統來收集傳感器信號，可以達到更好的信號傳送效果。筆者將探析數據采集系統中的測量誤差及補償方式，以期不斷提升電路系統的精確度，提升網絡整體運作效率。
關鍵詞：數據采集,測量誤差,補償
1數據采集系統的測量誤差相關內容綜述
1.1概念
誤差測量是計算機在數據傳輸過程中最需要考慮的一個問題，受到測量方式、測量工具等客觀因素的影響，數據傳輸的測量結果往往會存在一定的差異性，而這種差異性就被稱為測量誤差。目前，人們可以采用的誤差測量方式有很多，諸如數字方式，它本身具有離散性特征，可以實現對測量過程的量化處理，在一定程度上確保了測量過程的精確性。
但技術人員在設計的過程中也應對該系統有一個精確的認識，盡量減弱其他因素對測量過程產生的影響，達到更好的糾正效果。在日常生活當中，工作人員需要頻繁觀察與記錄各個儀器上的數值，這些數值在一定程度上反映了系統的運作情況，卻無法保證這些數值是完全準確的。雖然一些工作人員表示小誤差并不會對整體帶來多大的影響，但若想建立起一個專業的數據采集系統，這些最大誤差值就顯得至關重要。任何系統在設計過程中都存在一定的局限性，致使系統整體產生一種量化誤差，為了確保系統能夠正常運作，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
量化誤差主要體現在A/D變換器上，該設備具有轉換性特征，當其模擬量的值在0～0.5V時，其數字量輸出便為000B;當模擬量達到0.5～1.5V時，其數字量輸出便達到001V，以此類推。經過多次實踐后，最終得出該設備的理論與實際模擬量之間差了0.5V。產生這種誤差的原因就在于該設備的轉換性特征，若系統中設置了A/D變換器，則量化誤差也隨之確定。目前，這種量化誤差錯誤在數據采集系統中十分常見。在開展相應的誤差測量過程中，工作人員也應重點考慮分辨率、采樣率以及寬帶等指標。
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系。設備在實際運作過程中所產生的離散值之間的距離并不相同，因此，便出現了非線性誤差。但與量化誤差不同的是，這種非線性誤差十分難校正，因此，工作人員需要對高精度信號源進行多次的測量。此外，線性誤差與非線性誤差是兩個完全對立的概念，人們只需要針對某一特定信號源進行一次性測量就可以達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，實際上是真實信號與各種隨機偏移的綜合，噪音主要來自于板上源極以及電源切換產生的熱度。雖然從本質上講，噪音層誤差應被歸屬到非線性誤差范圍內，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，噪音層的測量誤差情況更加復雜，工作人員應采取針對性的測量手段。
1.2.4溫度漂移誤差
該誤差因為不常發生，因此，常常會被人們忽略。計算機的運作中會散發熱量，其數據采集板的溫度保持在0～55℃，為了確保網絡的正常運行，溫度漂移應維持在6ppm/℃以內。此外，數據采集板包含溫度傳感器，工作人員也可以通過數據調整表方式，確保各個元件的差溫度漂移始終保持在最低水平，保證系統的正常運行。
2數據采集系統中的測量誤差補償方法
2.1充分考慮測量精度問題
由于技術上存在一定的局限性，人們在選定12或16位設備時，經常會選取猜測的方法，致使許多設備的精度沒有良好的保障。對此，工作人員可以采取多樣化的測量方法，以此來衡量出DAQ卡所需的整體精度，例如，一個16位DAQ卡擁有212種測量結果，通常情況下，這些測量范圍形成一種均勻分布的狀態，負責測量的硬件會將結果傳入計算機的內存當中。若工作人員只考慮精度問題，則會導致16位測量永遠要比12位測量多出16倍，因此，除了精度問題外，工作人員還需要充分結合其他因素，盡量消除系統的量化誤差，確保系統整體運作的有效性。
2.2選擇高性能的數據采集卡
不同場合下產生的測量誤差也存在巨大的差異性。因此，在進行數據采集的過程中，工作人員應確保盡量將誤差降至最低，結合誤差測量所產生的數據來選取更加合適的采集設備。從事該方面工作的人都知道，誤差測量是一份十分枯燥乏味的工作，一旦算錯，還要重新測量計算，但誤差數量對于系統整體的運作而言具有十分重要的作用。
對此，工作人員應謹慎開展測量工作，嚴格參照手冊上的數據進行測算，結合實際情況，合理選擇單位等。想要達到更好的系統開發效果，工作人員在開展測量工作前還需要做好計劃工作，首先記錄下允許誤差的最大值，在此基礎上選擇可以很快進行開發的數據采集板，最后再按照手冊的要求進行合理的配置，確保設備精度能夠達到系統整體的要求。
2.3充分考慮整體性
抖動技術可以在一定程度上提高采集板的整體分辨率，這種抖動需要由軟件發出命令與進行控制，在此基礎上將一個與量化誤差相似的高斯噪聲疊加到信號上，更好達到提高分辨率的效果。由于設備產生的噪聲具有隨機性特征，因此，軟件可以采用取平均值的方法來放大采集板的指標。
抖動設備可以使一個12位的采集板達到14位的分辨率，工作人員可通過開關隨意使用抖動功能，以此來達到簡化測量的目的，以此類推，16位數據采集板也可以達到18位的分辨率。不同數據采集設備具有不同的功能，而帶有多功能I/O的設備則必須使用校準電路，以此來校正設備輸入與輸出過程中產生的漂移誤差。使用高精度的元件可以有效抑制溫度漂移，但卻會增加成本。
對此，設計人員可以嘗試在系統中安裝溫度傳感器，實時監測系統的溫度變化，在此基礎上采用編程的方式設計出自校正函數，達到自動校正溫度值的效果，使系統在運作的過程中，元件的溫度始終保持在規定的范圍內，提升系統整體的安全性與穩定性。
2.4科學選取軟件
驅動軟件的好壞對于系統整體會產生極大的影響。驅動軟件的設置可以提高網絡整體的運行速度，提升數據采集工作的整體效果。對此，工作人員應結合系統的實際運作情況，選取一個穩定的驅動軟件，確保軟件能夠幫助自己快速完成設備安裝與檢測工作。在購買驅動軟件之前，工作人員需要對不同的軟件進行精確的衡量，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。還要觀察軟件的實用性，分析其是否適用于當前的網絡環境，并保證操作的靈活性。
2.5定期開展校準工作
受到外部因素的影響，設備及軟件在長時間使用后會出現老化問題，為了確保設備及軟件能夠長期穩定運行，工作人員還要定期開展校準工作。例如，DAQ系統最初在25℃環境下產生的數值為2.00V，一年后卻增加了0.01V，因此，工作人員需要制訂科學的計劃，定期對設備進行校準與養護，使系統的安全性得到良好的保障，始終保持在最初的校準狀態。
3結語
綜上所述，網絡系統在長期的使用后經常會出現不精確問題，想要使數據測量達到完全精確的標準需要消耗大量的成本，因此，工作人員需要采取綜合誤差測量的方法，將各個元件的誤差相結合，并寫下系統允許誤差的范圍，以此來替換更加適合的元件，有效縮小誤差，提升系統整體的精度。
相關期刊推薦：《計算機測量與控制》(月刊)創刊于1993年，由中國計算機自動測量與控制技術協會主辦。所設欄目：綜述、VXI總線技術、測試與工業控制、軍事測控技術、儀表與傳感器、軟件天地等。
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