虚拟仪器的校准（二） 信号发生器, 实验室, 示波器, 采集卡, 美国

Bazinga

4 校准结果
　　为了使大家对虚拟仪器的校准项目、校准所需要的仪器以及技术指标等有一个直观的认识，下面以NI公司E系列数据采集卡为例介绍实验室校准，其它的板卡比如示波器卡，信号发生器卡，频率计卡、以及射频信号发生以及分析卡再此不再赘叙。

        4.1 校准所使用的标准仪器
　　数据采集卡的校准涉及到电压输入、电压输出和时基等参数的校准，根据美国NI公司的要求，所需要选择的标准器如下
表1校准NI公司E系列数据采集卡所需标准器

表2 E系列数据采集卡模拟输入校准结果

表3 E系列数据采集卡的模拟输出校准结果
　
表4 5MHz频率的校准结果

　　4.3 校准结果的解读
　　从表2、表3、表4中可以看出，校准结果包括了E系列数据采集卡所需要校准的全部参数：模拟输入信号测量准确度，输出信号准确度，5MHz频率准确度。
　　校准时，校准程序要求虚拟仪器卡预热15分钟，紧接着进行内部自校准。
　　对于模拟输入信号的测量准确度，校准参数选择为10V量程范围内增益为0.5,1,10,100时的上限、下限和零输入时模拟电压测量准确度，特别是增加的0输入时的值的校准，目的是用于校准零点偏差。此项校准所使用的标准器为Fluke5500多功能校准器。
　　对于模拟输出信号准确度：校准参数选择为通道0和通道1中20V量程时的输出电压准确度。此项校准所使用的标准器为6位半数字多用表。
　　对于5MHz频率准确度的校准，通过频率计直接测量。
　　Before为调整之前的校准结果，After为调整后的校准结果。另外可以看出，NI公司所给出的Before的low limit和high limit 比起After的Low Limt 和High Limit略大，虚拟仪器卡的校准过程中进行了参数值的调整，这一点从Before值与After值之间有少许不同可以看出。
　　由于本次数据是首先进行校准后再进行校准的，因此，Before 和After之间的差别不是很大。
5 校准结果的不确定度评定
　　PCI-6024E校准结果测量不确定度涉及到电压参数和频率参数，本文仅对4.9V电压测量不确定度进行评定，评定所使用的标准仪器为 5520A多功能校准器。
　　5.1 测量不确定组成
　　测量不确定度由以下几个方面组成
　　（1）5520A输出电压准确度
　　（2）测量重复性
　　（3）仪器显示分辨率

        5.2 标准测量不确定度评定
　　5.2.1 标准仪器5520A测量不确定度

　　5.3 测量不确定度合成


　　6 结论
　　同传统测量仪器一样，虚拟仪器也需要定期送至具有校准能力的实验室校准，以确保测量仪器始终在其所规定的技术指标范围内。作为上海市政府依法设立的法定计量机构－上海市计量测试技术研究院在虚拟仪器的计量校准中负有义不容辞的责任。为了更好的为客户提供服务，上海市计量测试技术研究院本部于2006年搬迁至上海的微电子中心浦东张江高科技园区张衡路1500号，计量校准能力有了很大的发展。上海市计量测试技术研究院下属的电子与电气计量技术研究所由原来的电磁室、无线电室以及光学室合并而成，计量覆盖范围从直流信号、低频信号、高频信号、脉冲信号至无线电、可见光、直至不可见光，现在保存有国家基准、华东最高标准、上海市最高标准数十项，拥有教授级高工2名，高工十多名。美国国家仪器公司（NI公司）考虑各种因素，并经多方考察，决定将中国的校准中心设定于上海市计量测试技术研究院电子所，校准范围覆盖其所有的产品（包括数据采集卡、信号发生器卡、示波器卡、频率计卡、射频信号发生器卡、射频信号分析仪卡、下变频器卡等所有的卡的类型。我们不但可以提供虚拟仪器卡的校准服务（calibraTIon），而且包括出现超出其技术指标（specification）时的调整服务（adjustment），我们为客户的校准的虚拟仪器卡的数量也是在逐年提高，现在已经为NI中国公司的用户近千块虚拟仪器卡提供了校准服务，满足了客户的需求。另外，也证明了虚拟仪器与传统的测试仪器一样，需要定期进行校准。