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电子产品的测量误差

发布时间: 2016-05-19 10:07 来源: 深圳市清时捷科技有限公司
领域: 蔬菜/水果/蜜饯/酱腌菜等制品,饮用水及饮料,特殊食品,其他食品,化工试剂/助剂,日用化学品,农药,其他,乳制品和蛋制品
样品:滴定仪项目:线性度
参考:清时捷周刊

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 下文将特别针对电子仪器的特点,从分辨率、线性度、重复性、稳定性和一致性五个角度来浅显简略地探讨一下误差的来源及减少误差的一般办法。为行文简洁,此处讨论误差的原因只关注仪器的本身,不考虑操作失误、测量对象不当和样本准备不当等人为因素。

一、分辨率

查找分辨率达不到指标的原因可以分两种情况,第一,刚设计完成的产品样机。主要原因有传感器的灵敏度不够、模数转换器的分辨率过低、信号放大的倍数不足(没有充满转换器的量程)。这些都是设计缺陷导致的,用户一般不必关注。第二,经出厂检验合格的仪器。在使用过程中发生分辨率变差的原因一般是传感器老化;还有可能是温度、湿度货气压等环境条件超出仪器的适应范围,导致电子元器件的性能退化。

二、线性度

线性度达不到指标的含义是指量程范围内有部分测量点的示值偏离理想直线(即Y=X)。虽然理论上偏离的方式多种多样,但实际仪器出现偏离的现象大多表现为高值样本的示值偏低(简称高值偏低),低值样本的示值偏高(简称低值偏高)。也就是说在量程的两端容易出现偏离,量程的中间部分一般都比较好。导致线性度变差的原因比较复杂,不同类型仪器的原因也不一样。就一般情况来说,高值偏低的直接原因是由于传感器饱和或者放大电路饱和;低值偏高的可能原因是信号链电路自身的零点偏高,使得信号被额外叠加,而且叠加导致的偏离在低值范围更为明显。如果仪器的重复性和一致性都好,这两种情况就可以通过修正曲线的算法来解决。否则的话,则需要深入分析传感器和信号链电路在量程两端时的具体表现,才能找到原因,对症下药。

三、重复性

重复性出现问题表明,连续多次测量同一样本,到的结果差别很大,这是最糟糕的情况,仪器基没法使用了。究其原因大约有三种:电路设计有重缺陷;外界有强干扰;仪器内部的接头接触不或元器件焊接有松动。还有可能是电源电压不稳或者电池电量不足。对于用户来说,解决这个问的办法除了确认是否是电源或者干扰造成的以只能返厂检修了。

四、稳定性

稳定性是一个衡量仪器环境适应能力和长期平稳运行能力的指标。如果不同的环境条件下(在规格书指定范围内)测量的结果出现较大偏差,原因一般是设计缺陷,选用的元器件级别过低,漂移太大。如果一台合格的仪器使用久了以后,准确度下降了,其原因一般都是元器件老化,尤其是发光器件。有些先进的仪器带有自动校正的功能,通过算法进行修正补偿后,还可以继续使用。还有可能的原因是仪器存放时受热、受潮过久引起元器件参数漂移。这种情况维修也很难,多半也只能报废了。

五、一致性

两台或多台同型号的仪器测量同一个样本,结果出现较大偏差 ,是产品的一致性不合格。原因不外乎两个:设计缺陷 ,加工制造的工艺缺陷。设计缺陷主要集中在要求比较精密的那部分器件。可选择更高精度级别的元器件加以解决。当然最好的办法是改进设计方案,降低对精度级别的要求。工艺缺陷最可能出现在传感器部分的安装和连接。一致性问题是一个错综复杂的、系统性的课题,一般也很难通过算法来修正补偿。需要系统性地分析和试验才能找到问题的根源,逐步加以解决。因此,产品的一致性属于一种较高层次的要求,一致性的好坏通常能体现出厂家设计制造水平的高低。


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