高精度儀器的特點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2013/11/12 19:41:08 訪問(wèn)次數(shù):2264
高精度儀器通常具備高分辨率、高準(zhǔn)確度、高精確度、高穩(wěn)定度4大基本特征。
分辨率是指儀器測(cè)量數(shù)值量化的細(xì)度,AT697E-2H-MQ是高精度儀器外在的表現(xiàn),對(duì)于現(xiàn)代數(shù)字顯示儀器,主要表現(xiàn)為顯示數(shù)字位數(shù)多或顯示小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)多。以數(shù)字多用表為例,普通三位半萬(wàn)用表顯示4位數(shù)字,高端的八位半數(shù)字多用表則可顯示9位數(shù)字之多。對(duì)于老式指針儀器,為了提供細(xì)密的讀數(shù)和揩示,就需要精良的指針表頭。
準(zhǔn)確度是指測(cè)量數(shù)值接近真值的程度,精確度是指測(cè)量數(shù)值的重復(fù)性或漂移程度;穩(wěn)定度是指特性隨時(shí)間變化保持恒不變的能力,一般又分短時(shí)穩(wěn)定度和長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定度。儀器的分辨率、準(zhǔn)確度、精確度都是以儀器穩(wěn)定度為基礎(chǔ)的,儀器的穩(wěn)定度是儀器制造的真功夫。
儀器的穩(wěn)定度與機(jī)器的構(gòu)架設(shè)計(jì)、元器件的選用,甚至PCB設(shè)計(jì)布局,都有一定的關(guān)系。高精度儀器關(guān)鍵單元使用的電阻、電容都是低誤差、高精度、低溫漂的高穩(wěn)定性、高耐用性器件,其價(jià)格可能是普通電阻、電容價(jià)格的幾十倍甚至上百可顯示9位數(shù)字的多用表能力,高精度儀器最早使用多層PCB,有的早期PCB為了降低走線電阻還進(jìn)行了全面鍍銀的處理。
不過(guò)關(guān)系最大的還是儀器的基準(zhǔn)部件。同樣分辨率的儀器,由于配置不同的基準(zhǔn)而具有不同的穩(wěn)定度指標(biāo),其檔次和性能就會(huì)出現(xiàn)差異。為此,很多儀器廠家將更高等級(jí)的基準(zhǔn)部件作為儀器的選購(gòu)件,為需要更高性能的用戶提升級(jí)空間。
大家在選購(gòu)中高檔頻率計(jì)、頻譜儀、信號(hào)發(fā)生器時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)很多產(chǎn)品性能升級(jí)的選配件中,首當(dāng)其>中的都會(huì)是更高穩(wěn)定性指標(biāo)的振蕩器(TCXO/OCXO)基準(zhǔn)組件,而且此類(lèi)選配件是用戶胸買(mǎi)率最高的。例如,大家用得較多的Agilent53132A頻率計(jì)的選配件Option 001、01 0、01 2是各種檔次時(shí)間基準(zhǔn)選件(儀器標(biāo)配基準(zhǔn)穩(wěn)定度為5×10,選件001/010穩(wěn)定度可提升到,最高通過(guò)提高ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器取樣位數(shù)得到更高的分辨率,但單純的高分辨率并不等于高精度。試想一下,如果有一件儀器在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)提升ADC性能增加了兩位數(shù)字的顯示分辨率,也就是說(shuō),儀器能測(cè)量出更細(xì)小的變化量,但由于基準(zhǔn)的穩(wěn)定性達(dá)不到相應(yīng)的要求,導(dǎo)致增加的兩位數(shù)字實(shí)際測(cè)定的數(shù)值一直在變化,無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定的要求,那么對(duì)測(cè)量就沒(méi)有實(shí)際意義了,反而形成了視覺(jué)干擾,這就是一部設(shè)計(jì)失敗的儀器。
上述幾個(gè)專(zhuān)業(yè)概念,如果用大家在生活中比較熟悉的射擊打靶作比喻,可能更容易理解。儀器的分辨率相當(dāng)于靶紙上畫(huà)同心圓環(huán)數(shù)的細(xì)密程度,如在標(biāo)準(zhǔn)的10環(huán)與9環(huán)間再畫(huà)上10個(gè)同心圓,便能方便、精確地確定著彈點(diǎn)的成績(jī)。儀器的準(zhǔn)確度相當(dāng)于射擊著彈點(diǎn)與靶心的距離(靶心可以相當(dāng)于測(cè)量的真值)。
高精度儀器通常具備高分辨率、高準(zhǔn)確度、高精確度、高穩(wěn)定度4大基本特征。
分辨率是指儀器測(cè)量數(shù)值量化的細(xì)度,AT697E-2H-MQ是高精度儀器外在的表現(xiàn),對(duì)于現(xiàn)代數(shù)字顯示儀器,主要表現(xiàn)為顯示數(shù)字位數(shù)多或顯示小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)多。以數(shù)字多用表為例,普通三位半萬(wàn)用表顯示4位數(shù)字,高端的八位半數(shù)字多用表則可顯示9位數(shù)字之多。對(duì)于老式指針儀器,為了提供細(xì)密的讀數(shù)和揩示,就需要精良的指針表頭。
準(zhǔn)確度是指測(cè)量數(shù)值接近真值的程度,精確度是指測(cè)量數(shù)值的重復(fù)性或漂移程度;穩(wěn)定度是指特性隨時(shí)間變化保持恒不變的能力,一般又分短時(shí)穩(wěn)定度和長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定度。儀器的分辨率、準(zhǔn)確度、精確度都是以儀器穩(wěn)定度為基礎(chǔ)的,儀器的穩(wěn)定度是儀器制造的真功夫。
儀器的穩(wěn)定度與機(jī)器的構(gòu)架設(shè)計(jì)、元器件的選用,甚至PCB設(shè)計(jì)布局,都有一定的關(guān)系。高精度儀器關(guān)鍵單元使用的電阻、電容都是低誤差、高精度、低溫漂的高穩(wěn)定性、高耐用性器件,其價(jià)格可能是普通電阻、電容價(jià)格的幾十倍甚至上百可顯示9位數(shù)字的多用表能力,高精度儀器最早使用多層PCB,有的早期PCB為了降低走線電阻還進(jìn)行了全面鍍銀的處理。
不過(guò)關(guān)系最大的還是儀器的基準(zhǔn)部件。同樣分辨率的儀器,由于配置不同的基準(zhǔn)而具有不同的穩(wěn)定度指標(biāo),其檔次和性能就會(huì)出現(xiàn)差異。為此,很多儀器廠家將更高等級(jí)的基準(zhǔn)部件作為儀器的選購(gòu)件,為需要更高性能的用戶提升級(jí)空間。
大家在選購(gòu)中高檔頻率計(jì)、頻譜儀、信號(hào)發(fā)生器時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)很多產(chǎn)品性能升級(jí)的選配件中,首當(dāng)其>中的都會(huì)是更高穩(wěn)定性指標(biāo)的振蕩器(TCXO/OCXO)基準(zhǔn)組件,而且此類(lèi)選配件是用戶胸買(mǎi)率最高的。例如,大家用得較多的Agilent53132A頻率計(jì)的選配件Option 001、01 0、01 2是各種檔次時(shí)間基準(zhǔn)選件(儀器標(biāo)配基準(zhǔn)穩(wěn)定度為5×10,選件001/010穩(wěn)定度可提升到,最高通過(guò)提高ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器取樣位數(shù)得到更高的分辨率,但單純的高分辨率并不等于高精度。試想一下,如果有一件儀器在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)提升ADC性能增加了兩位數(shù)字的顯示分辨率,也就是說(shuō),儀器能測(cè)量出更細(xì)小的變化量,但由于基準(zhǔn)的穩(wěn)定性達(dá)不到相應(yīng)的要求,導(dǎo)致增加的兩位數(shù)字實(shí)際測(cè)定的數(shù)值一直在變化,無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定的要求,那么對(duì)測(cè)量就沒(méi)有實(shí)際意義了,反而形成了視覺(jué)干擾,這就是一部設(shè)計(jì)失敗的儀器。
上述幾個(gè)專(zhuān)業(yè)概念,如果用大家在生活中比較熟悉的射擊打靶作比喻,可能更容易理解。儀器的分辨率相當(dāng)于靶紙上畫(huà)同心圓環(huán)數(shù)的細(xì)密程度,如在標(biāo)準(zhǔn)的10環(huán)與9環(huán)間再畫(huà)上10個(gè)同心圓,便能方便、精確地確定著彈點(diǎn)的成績(jī)。儀器的準(zhǔn)確度相當(dāng)于射擊著彈點(diǎn)與靶心的距離(靶心可以相當(dāng)于測(cè)量的真值)。
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