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[size=4][B][color=#DC143C]如何选配测量仪器[/color][/B][/size][center]重庆市计量测试学会主任 周兆丰[/center] 各单位在科研、生产、试验投入和提供用户服务前,依据需要对购入测量仪器进行策划和采购。目前,大多数单位购置测量仪器都严格遵守标准测量器具和被测量器具准确度比列关系(即三分之一原则),但在科研、生产和试验检测中使用的测量仪器大多数未进行测量、技术和经济特性评定,特别是有的单位仅仅满足测量仪器有无的问题,至于测量仪器是否满足预期使用要求,(如准确度、稳定性、量程和分辨力等)进行确认。因此,掌握测量仪器的选配原则、相关要求及评定方法是很有必要的,对确保测量质量、降低成本和提高效率都有好处。[B]一、测量仪器的选配原则[/B]选配时应坚持与本单位科研、生产、试验和经营相适应的原则,即要考虑仪器的先进性又不盲目追求高技术指标,还要注意经济实用,以达到“满足预期使用要求的目的”。选配决策时,应综合考虑企业、事业单位的规模、产品类型或服务对象、技术指标、工艺流程等特点。其具体原则是: 1.实用原则。坚持按被测对象的实际需要选配测量仪器,如:产品的结构、批量、技术性能参数;生产工艺过程中需要测量和监督的有关参数;化学分析中需要检测、控制和调节的参数;进料、出库、投入以及经销方面测量需要;能源计量、安全与环境监测的需要;建立计量标准开展量值传递的需要等进行配备。 2.选配测量仪器应从测量、技术、经济特性综合考虑。 (1) 测量特性 明确测量仪器的计量特性以及为确保计量特性的必要条件是: 1﹥测量仪器应具有预期使用要求的测量特性,包括准确度、稳定性、测量范围、分辨力和灵敏度等,保证测量结果可靠是首要条件。 2﹥测量仪器应能实现量值传递和量值溯源要求。测量仪器的检定或校准能符合现行有效检定规程或校准技术规范的要求。 3﹥接受检定或校准方法和对测量对象进行测量的方法要科学、合理、可行、简便。 4﹥具有合理的检定周期(或确认间隔)。 5﹥能对测量结果进行评价。
(2006-9-1) 电子仪器是对物质世界的信息进行测量与控制的基本手段。它融合了微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术、新元器件新材料技术、现代测试技术、现代设计制造技术和现代工艺技术等,是现代工业产品中新技术应用最多、最快的产品之一。 近年来,我国电子测量仪器行业在经过一段沉寂后,慢慢开始复苏。 生产与销售大幅增长的主要有两个原因,一是市场的巨大需求,特别是通信、广播电视市场的巨大发展,引发了电子测量仪器市场的迅速增长,二是电子测量仪器行业近几年迅速向数字化、智能化方向发展,推出了部分数字化产品,因而在若干个门类品种上取得了较快增长。值得指出的是,示波器等一些市场较大的产品门类,由于国内在数字化、智能化水平上跟不上市场的要求,因而国内市场大量被国外产品所占据。 据中国电子仪器行业协会介绍,电子测量仪器新产品继续向数字化、软件化、智能化、宽带化、集成化、多功能化、电路专用化、误差分析模型化、测试系统模块化、高精度、高稳定性方向发展。 我国电子测量仪器市场已经成为世界上最具有潜力的电子测量仪器市场之一。展望未来几年,由于我国经济发展形成的巨大需求,电子测量仪器的国内市场仍将呈高速发展的趋势,特别是数字电视和通信市场的高速发展,使我国电子测量仪器行业面临着巨大的挑战和机遇。据预测,“十一五”我国数字电视的市场将达到1000亿~1500亿元/年,将对电子测量仪器产生较大的需求;与此同时,通信市场的发展速度仍然比较强劲,而国产通信电子测量仪器的市场占有率很低,因此,加快国产通信电子测量仪器的开发和商品化已经成为本行业的迫切任务。 面对我国高速发展的电子测量仪器市场,电子测量仪器有关企业将加快技术进步和市场开发的步伐,努力做好国内外市场的开拓工作,真正把中国的电子测量仪器产业做强做大,将更多、更好、更新的电子测量仪器产品提供给广大用户 摘自:北极星
基于计算机的测量仪器具有很大的灵活性,应用因而日益普及。通过控制仪器功能,可以开发满足特殊要求的测量系统。对任何测量系统来说,成本是第一个考虑因素。开发一个基于计算机的测量仪器的费用常常比购买一个独立的台式仪器要便宜几倍。这是由于硬件成本较低、软件可重复使用,且一个测试仪器常常可代替若干独立的测量仪器的缘故。 基于计算机的测量仪器与计算机行业联系紧密,它们得益于计算机技术的进步,这包括开放的通信标准、网络服务器和在仪器和桌面应用之间进行电子制表和字处理的简单界面。这些测量仪器也因计算机性能的稳定及价格的降低而获益,从而使基于计算机的测量仪器在没有加价的条件下性能得到持续的提高。 采用校准实现精确测量 大部分测量仪器以精度表的形式提供有关某一测量仪器的测量线路精确性的信息。精度规范表有助于确定测量仪器总的不确定性,然而,这些精确规范仅适用于被成功校准的电路板,因此,你必须在测量调整前后均要运用这些规范来验证板的工作。 测量仪器准确测量物理量变化的能力是按照一定的因子变化的。使用寿命、温度、湿度和暴露在外部环境的情况及误用都会影响测量的准确性。通过对所得测试结果与己知标准进行比较,校准将测量的不确定性进行了量化。它要验证测量仪器是否工作在规定的指标范围内。如果仪器的测量值超过了所公布的不确定性,那么就要调整测量电路以使之符合业已公布的规范。 经过一段时间,用户要对传统的测量仪器进行校准,基于计算机的测量仪器也一样需要校准。用户应当选择具备内部校准(也称自动校准)和外部校准工具的的基于计算机的测试仪器。 内部校准 如果你使用了如示波器这样的仪器,那时你已经完成了内部校准。事实上,当你改变垂直范围设置的时候,大部分示波器已完成了内部校准。基本上仪器将高精确度和板上电压源进行数字化,并将其读数与己知值相比较,然后将校准因子保存在仪器自身携带的电可擦除只读存储器中,这个自身携带的板上电压源也被校准为如NIST之类的大家所知的标准,进行内部校准的主要目的是补偿工作坏境的变化、内部校准温度的变化和可能影响测量的其它因素。 同传统的测量仪器一样,基于计算机的测量仪器应当支持内部校准。基于计算机的测量仪器的内部校准由调用校准测量电路的软件功能来启动。由于测量可立刻进行,并且无须等待这个内部校准无论何时调整垂直范围,因而由软件控制的内部校准技术可节省测试时间。 基于计算机的测量仪器被安装在桌面计算机、PXI/CompactPCI机箱,或VXI/VME 机箱这样的环境中,因为基于计算机测量仪器被安装于多种不同的计算机环境当中,设计人员应当记住基于计算机的测量仪器会受到电磁干扰和电源电压的变化的影响,还要在宽的温度范围下工作。传统的测量仪器由于同个人电脑的集成日益紧密,也面临类似的挑战。 消除电磁干扰的最基本的方案包括:将数字和模拟信号的地平面分开、对电源信号的进行局部过滤、对敏感元件进行屏蔽。为了补偿电压源的变化,可以采用DC-DC转换器提升电源电压,采用电压调节器控制板上电源的电压,采用大电容消除板上电源的谐波。可以采用板上温度传感器和内部校准来完成在操作环境下不同温度的校准。关于上述设计技术的资料,可查询NI网站上一篇题为“以基于PC的数据采集硬件来进行精确测量”的白皮书。