有關測量精度的幾個必須了解的問題

　　接地環路會嚴重影響測試結果，例如，在圖4所示的電路中，為了能夠長時間監測一個電機的溫度，在電機上連上一個熱電偶傳感器，由于電機箱是接地的，因此熱電偶也接地，而數據采集設備地與電機箱地之間存在電勢差，因此產生了電流。你可以注意到，加在測試信號的噪聲可能是交流的，或者一個簡單的直流偏移值，但最終無可避免地影響了測試精度。

　　圖4 接地環路影響測試結果

　　為了避免接地環路，需要選擇合適的接地模式，特別是在測量一個接地傳感器時，應該盡量避免使用單端輸入方式（RSE），這種方式會直接在數據采集設備與傳感器地間產生電流。如果使用的是差分方式（DIFF），由于電路為開路，因此電流被制止，從而較好地抑制了接地環路。當然，相比于差分，通過隔離技術（見圖5），可以在不讓兩個地相連，分隔數據采集設備地的同時，保持數據值的傳輸，從而從根本上解決了環路問題。

　　圖5 隔離技術解決接地環路問題

　　問題四：軟件的作用

　　作為一個完整的數據采集系統，軟件在其中的作用日益得到重視，它除了可以為整個系統提供靈活性與可擴展性之外，還可以利用軟件對采集得到的信號進行后處理，從而提高測量結果的正確性。

　　最常用的就是軟件濾波技術，如果事先對所測得的信號情況已有一定的了解（例如知道信號中被引入了50Hz的電源噪聲），那么就可以針對性地對其后處理，從而還原更真實的信號。相比于傳統的硬件級濾波，軟件具有簡單、靈活并且成本低廉等優勢，與此同時，CPU日益提升的處理速度也已可完全勝任任何的濾波算法處理。

　　圖6就是使用NI LabVIEW圖形化開發平臺實現軟件濾波的實例，當信號具有一定噪聲時，通過LabVIEW自帶的濾波器VI，對信號進行低通濾波，濾除掉25Hz以上的噪聲，從而得到原始信號（Fitered Signal）。

　　圖6 使用LabVIEW實現軟件濾波

　　當然，軟件所能發揮的作用遠非如此。在很多前沿應用時，一些原始的信號對研究來說也可能是噪聲（例如對虎鯨叫聲的分析時，海水的聲音就是一種噪聲），對于這些問題，如果在軟件中使用一些高級的信號處理算法（例如聯合時頻分析、小波分析等）就可以解決。例如，利用聯合時頻分析的高級算法，在 LabVIEW下成功截取到虎鯨的叫聲，而將海水的聲音與其他噪聲都去除。因此，可以預見的是，軟件在數據后處理方面將起到舉足輕重的作用，從而幫助工程師得到自己所需要的信號與數據。

　　問題五：重視校準

　　“時間能夠沖淡一切”，這句話用于測試系統也同樣受用，我們知道，時間的推移（持續工作的時間以及環境條件的影響）都會讓任何儀器中的電子器件的精度產生偏差，從而給測量帶來很大的不確定性。解決該問題的關鍵所在，就是必須定期對儀器和板卡進行校準。

　　一般而言，校準就是將儀器的當前性能與已知的標準精度進行比較，通過對儀器測量能力的調整，確保其測量精度在廠商提供的標準范圍內。要想完成對一個儀器的外部校準，可以將其送回原廠，或者送至一個校準計量實驗室進行校準。另一方面，在選擇儀器的時候，工程師們需要仔細考慮外部校準時間間隔這個參數，這可以大大減少自動化測試系統的維護成本。

　　當然，作為一種在校準周期內改善儀器測量精度的方法，某些廠商的板卡或儀器還包含了非常實用的自校準功能，它們含有精確的電壓參考源等硬件資源，可以隨時快速地校準該儀器，從而減少因環境等因素造成的測量誤差。

　　結論

　　幾乎所有的工程應用對系統的測量精度都有著很嚴格的要求。它的概念并非分辨率那么簡單，還涉及到很多其他影響因素（線纜、接線端子、接地環路現象等），通過合理的布置與屏蔽可以抵制測量噪聲的引入，也可以通過軟件進行針對性的后處理，從而提高結果的準確度。當然，為了避免時間的影響，定時對儀器進行校準也是不容忽視的問題。