摘要
誤差是一個熟悉的字眼,它與我們息息相關,也讓我們的生活處處充滿了矛盾。 手表的誤差讓時間不準,秤的誤差讓購買不公平,大家自然的想到我要消除它! 可遺憾的告訴大家,誤差是不可避免的,只能減少,本文將深度解析誤差的組成。
俗話說天下沒有兩片相同的葉子,我要說世間沒有一樣的標尺。去菜場買過菜的人應該都會知道菜場有一個公平秤,如果你覺得斤兩有問題可以去公平秤驗證一下。你買的菜只要去公平秤稱一稱,會發現跟菜農的秤多少都會有點差異,今天就來分析一下差異是怎么來的。
上面所說到的同樣的兩桿秤,去稱同一件物品,會得出兩個不同的斤兩。用專業的話說,就是存在誤差。再專業一點,稱的誤差包括讀數誤差和量程誤差。那么什么是讀數誤差、什么是量程誤差呢?用專業術語來講,讀數誤差是指與測量值成比例的誤差,而量程誤差是指與測量值無關的固定誤差。專業術語是不是很難理解。我們來舉個例子就好清晰很多。還是去菜場買菜,我跟老板說,來點瘦肉,老板一刀下去稱了一下,0.51斤,老板說:“給你,算0.5斤,15塊錢!”這里的0.51-0.5=0.01斤,就是我們說的讀數誤差。回頭我們去公平秤稱了一下,發現只有0.41斤,找老板理論,最后發現老板的秤不準,公平秤的1斤,在老板的秤上稱出了1.1斤,這里的1.1-1.0=0.1斤,就是我們說的量程誤差。
現在我們對讀數誤差和量程誤差是不是就清楚很多啦。但凡是測量設備或儀器,都會存在讀數誤差和量程誤差。讀數誤差主要反應的是設備廠商對測量數據處理的好壞,而量程誤差則反應的是設備相對標準源的準確性。因此一臺的測量儀器精度好壞,要從讀數誤差和量程誤差兩方面來分析。
以ZLG致遠電子的功率分析儀PA系列為例,讀數誤差由其先進的系統架構保證,PA系列有兩套系統架構如下圖所示。架構1,信號經調理電路由16位ADC采樣,之后通過5000V隔離保護處理,用FPGA+DSP架構進行數據預處理,而后通過PCIE總線上傳數據到主機,主機下發100M同步時鐘同步各個板卡通道。架構2,信號經調理電路由18位ADC采樣,之后5000V隔離保護,用FPGA進行數據處理,而后通過PCIE和SERDES總線上傳數據,主機下發100M同步時鐘同步各個板卡通道,并外擴光纖和WIFI功能。
量程誤差的處理,就不僅僅是做好自身設備那么簡單,還需要有更高級的標準源和有效的朔源體系進行保障。下圖為PA系列的校準設備。分別是安捷倫頂級8位半萬用表3458A,福祿克全球頂級校準源5720A,福祿克最準確全面的電能功率標準源6105A以及福祿克5520A。所有校準設備都從中國計量院朔源,從而保障研發生產的檢測儀器準確可靠。
說了這么多,我們明白了一臺好的測量儀器不僅自身要做的精細精準,更要用好的標準源進行校準。說到這里需要提醒所有使用高精密測量儀器的朋友,由于電子元器件會隨著使用時間而逐漸老化,其物理特性會產生一定漂移,所以高精密的儀器一定要定期進行校準才能保證精度,PA系列功率分析儀建議至少一年校準一次。
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