高精度萬用表降噪與校準(zhǔn)技術(shù)研究.pdf

1、電子測量技術(shù)在國防事業(yè)和民用生產(chǎn)中都扮演著重要的角色。隨著航空航天科技的發(fā)展，普通的測量儀器已經(jīng)滿足不了高精度測試的需求，高精度萬用表的研制十分必要。數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)、降噪技術(shù)、校準(zhǔn)技術(shù)是高精度萬用表的三大核心技術(shù)，本文主要研究高精度萬用表降噪與校準(zhǔn)技術(shù)。
　　本課題來源于縱向項目“XXX型6位半萬用表的研制”。該6位半萬用表具有交直流電壓、交直流電流、電阻的測量功能，同時還具備波形顯示能力的數(shù)字化儀功能，達(dá)到國外同級產(chǎn)品的技術(shù)水平。

2、
　　本文先分析了萬用表測量電路噪聲及系統(tǒng)誤差特征，根據(jù)噪聲與有用信號頻譜分離的特點，設(shè)計了濾波器，抑制噪聲干擾，提高萬用表精密度。再根據(jù)不同系統(tǒng)誤差特征，分別設(shè)計矯正方法，提高了萬用表精確度。
　　本課題主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)結(jié)合萬用表測量電路的三大部分：功能測量電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電源電路具體實現(xiàn)，著重分析可能會引入噪聲及誤差的相關(guān)器件，并對這些器件所帶來的噪聲及誤差大小做出相應(yīng)的評估，總結(jié)了噪聲和誤差特性

3、。
　　(2)根據(jù)測量系統(tǒng)噪聲相對于被測量在高頻的特性，提出了設(shè)計數(shù)字低通濾波器的方法。設(shè)計了64倍抽取因子的4級梳妝濾波器，降低采樣率，減少了噪聲。采用凱澤窗函數(shù)法設(shè)計了截止頻率為1Hz的低通濾波器，然后采用修正后的粒子群算法優(yōu)化該低通濾波器，使其具有一定的自適應(yīng)性。
　　(3)針對放大器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器引起的非線性誤差設(shè)計了不均勻分段三次曲線擬合來對其進(jìn)行補(bǔ)償。對于交流電壓衰減網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)引起的分壓比例隨頻率的變化，運用非線

4、性最小二乘法，求出分壓比表達(dá)式中的未知參數(shù)，通過分壓比表達(dá)式補(bǔ)償了該誤差。對于測量電路整體增益和偏置的漂移問題設(shè)計了自校準(zhǔn)方法，予以消除，使系統(tǒng)測量精度僅取決于內(nèi)部基準(zhǔn)源，保證了長期穩(wěn)定性。
　　本文在各章節(jié)論述完處理方法后，進(jìn)行了處理前后對照。結(jié)果表明：信噪比從66dB左右提高到114dB，非線性誤差從0.0107％減少到0.00072%，交流電壓衰減網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)引起的分壓比例隨頻率的變化從0.219%減少到0.0202%，總體