使用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)檢測 VM振弦采集模塊測量精度對(duì)比

　?。?）電源

　　1.1VDD 引腳電源

　　必須使用 LDO 穩(wěn)壓或者低紋波線性電源,， LDO 推薦使用 AM1117_3.3V 芯片,，測試時(shí)發(fā)現(xiàn) SPX 生產(chǎn)的 LDO會(huì)造成非常嚴(yán)重的干擾（其它品牌應(yīng)該也會(huì)有類似的問題）。

　　1.2VSEN 引腳電源

　　單通道模塊時(shí),， VSEN 可以不連接（因?yàn)椴恍枰?lì)傳感器），避免連接電源產(chǎn)生不必要的干擾,。多通道模塊時(shí),， VSEN 必須連接（因?yàn)橥ǖ狼袚Q需要這個(gè)電源），和 VDD 一樣,，必須使用低紋波的 LDO 或者線性電源,。

　　（2） 接地

　　VM 模塊的 GND 必須嚴(yán)格的接地,，必須核實(shí)所接的地線的有效性（有些場所的地線端子要么是擺設(shè),，要么接地電阻過大而沒有作用）。接地不嚴(yán)格,，造成的干擾可能會(huì)是致命的,，無法測量頻率。

　?。?） 接觸

　　一定不要為了方便使用彈簧針、插拔連接的形式連接電源,、通訊線,、信號(hào)線，這種連接有接觸不良隱患,、也會(huì)產(chǎn)生一些隨機(jī)的接觸電阻（當(dāng)測量 NTC 電阻時(shí),，這種隨機(jī)電阻影響非常嚴(yán)重）。

　?。?） 測試設(shè)備

　　4.1 頻率標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)

　　一般是信號(hào)發(fā)生器,， 信號(hào)發(fā)生器要嚴(yán)格接地。檢測機(jī)構(gòu)或者各種行業(yè)規(guī)范中,，通常是要求使用 5mV~10mV 的正弦信號(hào)連接到送檢的設(shè)備（VM 模塊）,，如果地線連接不可靠，交流電中的噪聲會(huì)耦合到信號(hào)線,，這種噪聲的幅值遠(yuǎn)大于正弦信號(hào)幅值,，會(huì)造成檢測失敗。

　　4.2 溫度標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)

　　一般是使用已知的電阻連接到 VM 模塊,，用已知電阻對(duì)應(yīng)的理論溫度和模塊測量到的溫度值進(jìn)行比較,，兩個(gè)溫度的差就是“VM 模塊的溫度測量誤差” 。

　?。?） 真值

　　真值是檢測任何設(shè)備測量精度的基礎(chǔ)條件,，真值不能用信號(hào)發(fā)生器號(hào)稱的誤差來衡量、不能用電阻標(biāo)稱的阻值來衡量,。獲取真值最可靠的辦法是使用比要檢測精度更高一個(gè)數(shù)量級(jí)的儀表去測量,。例如：電阻的值必須要用 6 位半或者更高精度的儀表測量后才能確定真實(shí)的電阻到底是多少,。信號(hào)發(fā)生器也必須用一個(gè)更高精度的頻率測量設(shè)備檢測后才可以使用。如果“真值” 是不可靠的,，那么對(duì)任何設(shè)備的精度檢測工作,，都會(huì)是徒勞的。

　　頻率精度檢測

　　在 VMTool 工具內(nèi),，進(jìn)行以下參數(shù)設(shè)置（基于默認(rèn)參數(shù)）激勵(lì)方法：低壓掃頻法-步進(jìn)法,。勾選“強(qiáng)制激勵(lì)”復(fù)選框。期望采樣： 200,，補(bǔ)采樣 10 次,。

　　如果條件允許時(shí)，就盡量減少數(shù)字接口的頻繁通訊,，最好設(shè)置模塊的“自動(dòng)上傳” 寄存器的 bit11 為 1,，即：自動(dòng)上傳高分辨率頻率值，上位機(jī)僅僅作為一個(gè)接收機(jī)（不向 VM 模塊發(fā)送任何指令）,。下面是使用 VM501 的實(shí)測數(shù)據(jù)（自動(dòng)上傳高精度頻率值）,，單位為 Hz。（環(huán)境溫度 25℃左右）

　　溫度（NTC） 精度檢測

　　單通道 VM 模塊的溫度檢測 ,，下面是使用 VM501 的實(shí)測數(shù)據(jù)（環(huán)境溫度 25℃左右）,， 電阻真值： 6 位半測量得到的電阻值。

　　多通道 VM 模塊的溫度檢測

　　多通道 VM 模塊使用了通道切換電路,，在測量線路上會(huì)存在一定的等效電阻,。因?yàn)樯a(chǎn)和材料的差異性， VM模塊在出廠時(shí)未對(duì)每個(gè)模塊做精確的通道切換電阻修正,，所有模塊均采用了一個(gè)固定的經(jīng)驗(yàn)電阻值來修正外接的 NTC 電阻值,，故此多通道模塊在測量溫度時(shí)會(huì)存在一定的電阻測量差異（電阻加常數(shù)），導(dǎo)致最終的溫度測量值比單通道的 VM501 模塊誤差稍大（尤其是小電阻值時(shí)）,。

　　本表中的測量值未經(jīng)過任何修正,，是真實(shí)的測量值。 VM604 為隨機(jī)選取,，未經(jīng)篩選,。

　　多通道切換電阻的修正

　　使用$STLR 指令可以修改切換通道電路的電阻值，向上表中的 VM604 模塊發(fā)送指令$STLR=90 電阻修正后的測試數(shù)據(jù)如下表

　　如果知道通道切換電阻應(yīng)修正為多少,？

　　先用指令修改為 120,，觀察測量值，如果希望測量值能夠更高一些,，則用指令修改為比 120 大的值,，反之就需要修改為比 120 小的值，直到測量值與理論溫度在全范圍內(nèi)相符（應(yīng)重點(diǎn)觀察小電阻時(shí)的匹配度）,。

　　小結(jié)論：

　?、賄M 模塊測量電阻的精度是完全沒有問題的,，這一點(diǎn)可以通過 VM501 的溫度測量結(jié)果數(shù)據(jù)表中得到證明。同時(shí),，經(jīng)過通道切換電阻修正后的 VM604 的測量數(shù)據(jù)也可以證明,。

　　②多通道振弦模塊中,，各個(gè)通道的一致性非常好,，同一個(gè)電阻分別連接到不同的通道上，可以得到幾乎相同的測量值,。

　　頻率與溫度的多項(xiàng)式修正

　　VM 振弦采集模塊自 SF3.51 版本開始,，新增加了頻率和溫度的多項(xiàng)式修正功能。測量,、計(jì)算完成后的頻率值和溫度值,，經(jīng)過一個(gè) 2 次多項(xiàng)式進(jìn)行修正，最終更新到頻率和溫度寄存器,。

　?。ㄏ率街校映?shù) A 的單位為 Hz 和℃）

　　注意： VM 振弦采集模塊不進(jìn)行頻率,、溫度修正時(shí),，即可以保證頻率 0.1Hz、溫度 0.5℃的絕對(duì)精度,，多項(xiàng)式修正僅用于微小的調(diào)整使用。當(dāng)出現(xiàn)測量值與預(yù)期值相差較大的情況時(shí),，應(yīng)排查造成誤差的原因,，不應(yīng)該直接用參數(shù)進(jìn)行修正。

　　注意：溫度修正僅適用于 NTC 熱敏電阻類型的溫度傳感器,。一般來說,，經(jīng)過多項(xiàng)式修正以后，在全范圍內(nèi),，測量值與理論值就幾乎完全一致,。

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