2023年11月30日发(作者：)
中华人民共和国国家计量技术规范
—
JJF10481995
数据采集系统校准规范
CalibrationSecificationofDataAcuisitionSstem
pqy
1995-05-31
发布实施
1996-05-01
国家技术监督局
发布
JJF10481995
—
췍
췍
췍
췍
췍
췍
췍
췍
数据采集系统校准规范
CalibrationSecificationof
p
DataAcuisitionS
stem
qy
췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍
췍췍췍췍췍췍췍
췍
—
1995JJF1048
19955311996
本校准规范经国家技术监督局于年月日批准并自年
,
51
月日起施行
。
○
归口单位中国航空工业总公司第三
:
四研究所
○
起草单位中国航空工业总公司第三
:
四研究所
本规范技术条文由起草单位负责解释
췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍
JJF10481995
—
本规范主要起草人
:
参加起草人
:
梁志国周艳丽四研究所
○
(
中国航空工业总公司第三
)
王章泉王成沛四研究所
○
路克杰苏铭林四研究所
○
(
(
中国航空工业总公司第三
中国航空工业总公司第三
)
)
JJF10481995
—
一概述
1
…………………………………………………………………………………
(
)
2 1
术语及定义
………………………………………………………………………
(
)
1 1
适用范围
…………………………………………………………………………
(
)
目录
二技术要求
2
……………………………………………………………………………
(
)
三校准条件
3
……………………………………………………………………………
(
)
5 3
预调整
……………………………………………………………………………
(
)
4 3
校准系统要求
……………………………………………………………………
(
)
3 2
JJF10481995
—
数据采集系统校准规范
一概述
1
适用范围
本规范为指导性技术文件适用于以模拟电量作输入的数据采集系统的校准执行
,。
本规范的被校数据采集系统性能限定为
:
6
次秒通道采集速率
/
①≤15×10
/
②AD≤16
转换位数位
超出上述限定的系统以及其他模拟量输入的数据采集系统的校准可参照执行
,,。
数据采集系统是一种测量设备广泛用于各种测控领域它可以与各种类型的传感
,。
器相连接构成测量温度力压力流量和位移等物理量的测量系统
,、、、。
数据采集系统的种类很多典型结构如图所示其核心部分是电量的测量
,。。
1
图数据采集系统典型结构
1
/
由传感器来的模拟信号通过信号调理器和多路开关后再经过转换器进行
,,
AD
模数转换并最终被计算机系统收存而完成数据采集过程
。
2
术语及定义
2.1
数据采集系统
能测量来自传感器变送器及其他信号源的输入信号并能以某种方式对测到的量
、,
值进行数据存储处理显示打印或记录的系统
、、、。
2.2
信号调理器
络的统称
。
1
对输入信号进行放大滤波线性补偿阻抗匹配等功能性调节后再输出的四端网
、、、
JJF10481995
—
2.3
通道
输入输出信号的传输路径
。
2.4
通道采集速率
数据采集系统在采集数据过程中某一采集通道在单位时间内采集的可读有效原
,(
始数据个数称为该通道的通道采集速率
)。
2.5
循环采集速率
数据采集系统在多通道循环采集方式下执行采集时全系统所有工作的采集通道在
,
单位时间内采集的可读有效原始数据个数
()。
2.6
单通道采集速率
系统只有一个通道执行采集时的工作方式称为单通道采集此时的通道采集速率称
。
为单通道采集速率
。
2.7
通道间串扰
数据采集系统采集过程中前一输入通道对其逻辑后继通道的影响
,。
2.8
动态有效位数
理想的模数转换器在数据采集中只引入与其转换位数相对应的量化误差在满足采
。
样定理的条件下实际的数据采集系统对单频正弦交流信号执行数据采集后根据采集
,,
到的数据求得相应的拟合正弦曲线将采集数据与该拟合曲线之间的有效值误差归结为
,
动态采集下的量化误差与此动态量化误差相对应的模数转换的有效位数称为系统的动
,
态有效位数
。
2.9
误差限
测量结果偏离真值约定真值的程度
()。
二技术要求
3
技术要求
3.1
被校数据采集系统的要求
3.1.1
文件资料
由于数据采集系统种类繁多且复杂所以被校准的系统应配有原理图纸使用说
,,、
明书及相应的软件资料
。
3.1.2
项目及指标
送校单位应提供其送校数据采集系统所有要求测量性能的指标并包括输入电
,:
①
数据容量等等
;。
阻输入通频带模数转换位数量程供电源采集速率通道数
;;;;;;;
②③④⑤⑥⑦⑧
3.1.3
可靠性安全性和抗干扰性
、
送校数据采集系统应能连续无故障工作其安全性和绝缘性良好符合国家
24h
。,
有关安全规定人身感应摆放位置和方向等对其性能的影响应可忽略不计
。、。
2
3.1.4
校准通道
JJF10481995
—
求应不少于
,
4
。
数据采集系统校准通道号随机选取每个校准项目需校准的通道数若无特别要
。,
不同类型的通道应分别校准
。
3.1.5
标志及外观
数据采集系统的铭牌或外壳上应标明系统的名称生产厂家型号编号和出厂日
、、、
期
。
系统外形结构应完好开关按键旋钮等可正常操作标志清晰明确外露件不
。、、,,
应有松动和机械损伤
。
供电电源的标志及电压和频率范围指示明确
。
3.2
输入输出连线
校准用输入输出信号线长一般在
1~2m
,,
线型采用与实际使用时相同种类或依
说明书规定其他情况使用双绞屏蔽线
。,。
3.3
通电检查
外观检查后按使用说明书通电对数据采集系统各种功能进行检查均应正常
,,,。
(
,,)
检查其工作状况若不能正以内
一般是在通道测量范围上限或下限的
50%~90%
常采集则不进行校准应该予以维修
,,。
功能性检查完成后给系统所选定的检查通道加入其量限内的任意非零恒定信号
,
三校准条件
4
校准系统要求
4.1
校准系统
/。
校准系统综合误差不大于被校数据采集系统误差限的
14
校准系统应具有良好的屏蔽接地周围无任何影响数据采集系统及其校准系统性
、,
能的振动冲击及电磁辐射等
、。
4.2
标准源
所使用的标准源及标准测量仪器应定期检定并在检定合格的有效期内其调节细
,。
4.3
校准用的主要仪器设备也应在检定合格的有效期内使用
。
5
预调整
据采集系统性能有影响的调整
。
正式校准前按说明书要求对数据采集系统预热
,。
6
校准环境条件
)
温度
20±5℃
:(
/。
度稳定度及纹波系数等引起的最大误差应不大于被校数据采集系统分辨力的
、,
14
正式校准前按使用说明书对数据采集系统进行预调整校准过程中不允许做对数
,,
相对湿度
:
40%~70%RH
校准过程中温度变化的允许范围及允许速度以其温度附加误差不超过基本误差限
,
3
JJF10481995
—
7
特殊条件
/
的为限其他校准环境条件以不影响数据采集系统的正常工作为限
18
。,。
如果数据采集系统使用说明书中有特殊的使用条件要求按特殊情况处理
,。
四校准项目和校准方法
8
采集速率
8.1
原理简述
8.1.1
单通道采集速率校准原理
连线如图所示信号源是标准周期信号源将标准周期信号源接通系统的一个通
2
,。
道信号频率取为
。:
f
(/)(/)()
≥≥
f
321
vn
v
idid
——;—
被测系统的单通道最高采集速率标称值
式中
:
v
id
——。—
被测数据采集系统每通道采集数据个数
n
图校准数据采集系统的接线图
2
算出系统通道实际最高采集速率
v
d
:
),(
计按公式
对采集数据进行分析统计出个信号周期内采集数据个数
,
Nn
N
2
8.1.2
循环采集速率校准原理
道则须分别校准
,。
vN
d
=×
f
n
N
/()
2
本校准方法规定用于同类型的输入通道的集合若系统中包含不同类型的输入通
,
作通道这个通道中的各个通道在每一个通道扫描周期中仅被选通一次满足
,,。
mm
4
接线如图所示信号源是标准周期信号源在同类通道中任选个通道作为工
2
,。
m
JJF10481995
—
):
的要求
公式
(
3
额定系统最高循环采集速率
m
≥
额定最高单通道采集速率
()
3
在个通道中任选一个通道接到标准周期信号源上其他通道输入短接信号频
m
,。
):
的要求
率满足公式
f
(
4
——。—
被校准数据采集系统每通道采集数据个数
n
),(
计按公式
对采集数据进行分析统计出个信号周期内采集数据个数
,
Nn
N
5
算出系统实际最高循环采集速率
v
x
:
——;—
被校准系统的最高循环采集速率标称值
式中
:
v
ix
v
v
2
ixix
≥≥
f
3
··
mnm
()
4
8.2
单通道最高采集速率的校准程序
8.2.1 2
连线如图所示信号源是标准周期信号源选择一个测量通道接到信号源上
,。。
8.2.2
置系统为单通道最高采集速率状态
。
)。(
8.2.3 ≥1000
选择通道采集数据个数
n
最高循环采集速率
v
x
:
或多个通道在一个通道扫描周期中被选通不止一次若个通道中某一个
),,(
m
),
各参数的物理意义用一个适当的值取代
m
值后计算出系统实际则可参照公式
,(
5
vnN
N
/()
x
=
m
··
f
5
8.2.4
设置系统通道量程
。
,())
按公式
一般为对应通道量程的选择信号源信号峰峰值
58.2.5 0%~100%1
(
选择信号频率
。
8.2.6
加载信号启动采集记录采集数据
,,。
)。
计算出单通道最高采集速率
v
8.2.7 2
按公式
(
d
8.2.8
对于具有不同最高采集速率的量程均应分别进行校准
,。
8.3
系统最高循环采集速率的校准程序
8.3.1 2
接线如图所示信号源是标准周期信号源在同类通道中任选个通道作为
,。
m
工作通道满足公式个通道中任选一个通道接到标准周期信号
,(
mm
3
)。
的要求在
源上其他通道输入短接
,。
8.3.4
设置各通道的量程
。
。())
按公式选择
一般为对应通道量程的调节信号的峰峰值
58.3.5 0%~100%4
(
信号频率
f
。
8.3.6
加载信号启动采集记录采集数据
,。。
5
8.3.2
置系统为最高循环采集速率状态
。
)。(
8.3.3 ≥1000
选择每个通道采集数据个数
n
JJF10481995
—
)。
计算出系统最高循环采集速率
v
8.3.7 5
按公式
(
x
8.3.8
对于具有不同循环采集速率的量程应分别进行校准
,。
9
线性度
9.1
原理简述
9.1.1
信号点的选择
如图所示在测量范围个校准信号点
3121
,(
EEiE
LH
,),,…,(
内选择
=1
i
11
)。
E
1Lr
EEi
=+×
EE
1.25%6
i
=-×
Lr
(,,…,)
i
=
+×
2
E
310
()()
110%
E
11Lr
=+×
E
EE
98.75%8
rHL
=-
EE
式中
:
E
E
L
———;
通道的测量范围下限
E
H
———;
r
———。
通道的测量范围上限
通道的量程
图数据采集系统输入输出特性
3
9.1.2
线性度按端基直线法计算如下
:
췍
xx
n
ii
=
1
n
j
(,,…,;,…,)
in
==
11
211
∑
=
1
j
j
k
=
E
췍췍
xx
111
111
-
-
E
6
()
7
()
()
9
10
)(
11
)(
JJF10481995
—
췍
x
i
=
2
,…,,
10axm
)(
Δ
i
线性度
14
L
=
00%1
×
E
r
;),…,
=1
n
j
);———
每一通道在第
iEnn
个信号点上的采集数据个数
i
(
≥100
——;—
端基直线的斜率
k
——;—
端基直线的截距
b
췍췍
xxkEb
×=-+
)(()
Δ13
iii
췍췍
Exx
111111
··
-
E
b
=
E
111
-
E
()
12
()
——,…,;—
第
iExi
个信号点上折合到通道输入端的第个测量数据式中
ii
j
(:
=1
11
j
9.2
校准程序
췍
———
第
iEnx
个信号点上测量次的平均值
ii
;
췍
———
第
iEnx
个信号点上测量次的平均值与端基直线回归值的误差
ii
。
Δ
9.2.1 2
接线如图所示信号源是直流标准信号源选定测量通道对每一通道执行
,。。
或循环采集方式及相应最高采集速率状态设置单通道
)。(
9.2.2
步骤
9.2.2~9.2.7
。
9.2.4
置测量通道的量程
。
)(
9.2.3 ≥100
设置在信号点上的采集数据个数
En
i
)(,,),…,)(
~9.2.5 6811
启动采集的信号
给系统顺序输入符合公式
(
Ei
=1
i
。),…,(
记录折合到通道输入端的采集数据
xn
i
j
=1
j
)()。
~9.2.6 1014
计算出系统通道的线性度
L
按公式
(
9.2.7 9.2.4~9.2.6
变换量程重复执行
,
,。
直到所有量程校准完毕
10
误差限
10.1
原理简述
10.1.1
被测通道在信号值处的误差限按下列公式计算
EA
:
췍
-
Ex
+
2
σ
A
=±×
00%1
E
r
췍
=
1
xx
i
∑
n
i
=
1
1
췍
2
()()
σxx
=-
i
∑
n
-
1
i
=
1
n
n
()
15
()
16
17
()
18Δ
——(;,…,)—
折合到通道输入端的采集数据值
式中
:
xin
=1
i
췍
———;
折合到通道输入端的采集数据平均值
x
췍췍
=-
xEx
7
JJF10481995
—
——。—
采集数据的标准差
σ
)())。
~110.1.2 68115
选择分别求出不同的误差限值
按式个校准点按式
(,(
以其中的最大值作为通道误差限的实测值
。
10.2
单通道采集时系统误差限的校准程序
10.2.1 2
接线如图所示信号源是直流标准信号源
,。
——;—
每个通道的采集数据个数
n
——;—
系统输入标准信号的幅度
E
췍
———;
通道的系统误差
Δ
x
10.2.2
选定被测量的通道和量程置系统为单通道最高采集速率状态
,。
)。(
10.2.3 ≥100
置通道采集数据个数
n
10.2.4 10.1.2
按中规定顺序选择信号幅度
E
,,。
加载信号启动采集记录折合到通
。()。,…,)(
按公式计算出
EAxin
值处的误差限道输入端的采集数据
=1
15
i
10.2.5 11
从个计算出的值中选取最大值作为通道误差限的校准结果
A
,。
10.2.6 10.2.4~10.2.5
变换量程重复执行
,
,。
直到所有量程校准完毕
不足
66
个通道的系统选全部通道作测量个采集通道
,)
www
,,…,(
+1+5
通道其余个通道输入短接
,。
m
-6
10.3
循环采集时系统误差限的校准程序
)。
的要求
310.3.1
在同类通道中任选出个通道作为工作通道满足公式
mm
,(
接线如图所示在数据采集系统个工作通道中每次任选采集顺序上连续的
4
。,
m
图校准循环采集方式误差限的接线图
4
8
JJF10481995
—
10.3.2
设定系统为最高循环采集速率状态
。
)。(
10.3.3 ≥100
设置每个通道采集数据个数
n
输入端的只需记录和三个通道的采集数据
()
wwwxi
+1+3+5=1
,,…,(
i
。)
n
10.3.8 10.3.4~10.3.7
变换量程重复执行
,
,。
直到所有量程校准完毕
11
时间漂移
按规定执行无特别要求时取
,,
1kΩ
。
)、。
计算出通道
wwwEA
+1+3+5
和在值处的误差限按公式
10.3.6 15
(
10.3.7 11
从每通道个计算出的值中选取最大值作为该通道误差限的校准结果
A
,。
10.3.4
设置和通道的量程
www
+1+3+5
、
。
10.3.5 10.1.2
按中规定调置信号幅度为
E
。,。
加载信号启动采集记录折合到通道
11.1
原理简述
接线如图所示其中为模拟信号源内阻的不平衡电阻有特殊规定的系统
5
。,,
R
0
第接
jj
(,…,),,
=0-1
1K2
L
次检测时先将接点通道只接入不平衡电阻
;,,,,,…,)(
然后再将接点通道启动采集得一组采集数据
K1
接
RXin
0
j
=1
Ri
接入一个近测量范围上限或下限的信号
EXi
,,,(
启动采集得一组采集数据为
j
=1
Ei
…,。)
n
/
度以其温度附加误差不超过基本误差的为限
,。
18
)(()。,
分为一般为个检测时间点每一次检测时
LtL
将稳定性校准时间
8h
≥3
各通道对每个输入值均采集
n
()。,
≥100
次在此期间温度变化的允许范围及允许速
图校准时间漂移的接线图
5
췍
00
可计算如下和增益初始值时零点初始值
:,
R
GX
(
)
j
=0
1
췍
00
XX
RRi
=
∑
n
i
=
1
n
n
()
19
()
20
9
1
췍
00
XX
EEi
=
∑
n
i
1
=
JJF10481995
—
췍췍
00
RE
XX
-
G
(
0
)
=
E
≠0
j
时第个校准时间点上
,:
j
零点时间漂移
:
()
21
增益时间漂移
:
췍췍
jj
R
Δ22
X
()
R
-
XX
0
=
췍췍
jj
XX
ER
-
Δ23
G
())
-
G
(
0
j
=
E
1
췍
jj
XX
RRi
=
∑
n
i
=
1
n
n
()
()
()
24
()
25
L
个校准时间点全部测量完后计算出
,:
h
零点时间漂移特性参数的单位是
,
t
:
h
增益时间漂移特性参数的单位是
,
t
:
1
췍
jj
XX
EEi
=
∑
n
i
1
=
/
X
(,…,)
t
jj
=-
1
L
1
)(
Z
S
=
max26
Δ
()
()
27max
G
S
=
11.2
校准程序
11.2.1 5
接线如图所示设定测量通道将高稳定直流信号源接入被校数据采集系
,,
统
。
单通道或循环及系统最高采集速率状态设置采集方式
)。(
11.2.2
),。(
并选置量程
≥10011.2.3
设置每通道采集数据个数
n
(
Δ
G
()
j
tG
(
0
),…,
j
=-
11
L
)
为测量范围上限或下限的推荐值
911.2.4 3.75%~97.5%
设定信号幅度
E
(,:
。)
97.5%
11.2.6 K1
接点接
,,,,…,(
将通道接入信号启动采集记录采集数据
EXi
0
=1
Ei
。()()。)
按公式和计算零点初始值和增益初始值
n
1921
11.2.7
等待在下一个校准时间点上继续进行下面的测量
,。
11.2.8 K2
接点接电阻启动采集记录采集数据
,,(
将通道只接入
RXi
0
,,
j
=1
Ri
…,。)
n
11.2.5 K2
接点接电阻启动采集记录采集数据
,,(
将通道只接入
RXi
00
,,
=1
Ri
…,。)
n
11.2.9 K1
接点接
,,,,…,(
将通道接入信号启动采集记录采集数据
EXi
j
=1
Ei
。()()。)
按公式和计算本时间点上的零点时间漂移和增益时间漂移
n
2223
10
JJF10481995
—
11.2.10 11.2.7~11.2.9
重复执行的过程直至所有的校准时间点测定完毕
,。
)()
和计算出零点时间漂移特性参数和增益时间漂移特性参
11.2.11 2627
按公式
(
数
。
12
通道间串扰
12.1 62
接线如图所示选择采集顺序上连续的个以上通道
,
ww
,,…
+1
作为测量
通道通道接到标准直流信号源上
。,
wwR
+1
,…。
等通道接入电阻
0
图校准通道间串扰的接线图
6
12.2
通道选取最大量程
w
。
12.3
通道等均选最小量程
w
+1
。
别要求时取
,
1kΩ
。
图中为模拟信号源内阻的不平衡电阻有特殊规定的系统按规定执行无特
R
0
,,。
,,…,)((,…)
按下式计算出通道输入端的通道采集数据
jjj
的
inwX
=1=+1
i
0
j
췍
平均零点
x
0
:
j
1
췍
xx
00
=
i
jj
∑
n
i
=
1
n
。()
12.4 ≥100
置系统通道为最高循环采集速率状态置每一通道采集数据个数
,
n
。,)
启动采集得折合到通道
12.5
调置信号源使通道的输入信号为零
,(
wEE
=0
()
28
j
对通道的串扰抑制比
w
:
。)
启动
12.6
调节信号源使信号为对应通道的测量范围上限或下限
,(
EwEE
=
S
,,…,)(
按下式计算出通道
采集得折合到通道输入端的通道采集数据
,
j
xin
j
=1
im
11
(,…)
j
=+
w
1
JJF10481995
—
SCRR
j
=
20
·
l29
g
n
E
xx
jj
m
-
0
()
(,…)
j
=+
w
1
1
췍
xx
mim
=
jj
∑
n
i
=
1
()
30
CRRS
w
+1
给出系统的通道间串扰抑制比由
。
12.7
(,…)
j
=+
w
1
五校准结果的处理和校准时间间隔
13
校准结果未特别注明者一般指系统测量范围内的计量性能
,。
14
经校准的数据采集系统发给校准证书或校准报告不作被校系统是否合格的结
,。
论
。
15
校准证书上的数据应该比被校系统规定的误差多取一位
。
16
校准结果的读取按四舍五入的偶数法则
。
17
正文中所列的校准项目为必校项目是执行本规范的最低要求在首次使用前除
,。,
必校项目外还应进行包括附录中全部选校项目的校准对于修理后的数据采集系
,。
1
统只需对正文中的所有必校项目和可能受影响的选校项目进行校准
,。
18 1
最大校准时间间隔定为年根根实际使用情况可以适当延长或缩短
。。
12
JJF10481995
—
附录
1
数据采集系统的选校项目和校准方法
1.
输入电阻
1.1
校准输入电阻的原理简述
当时由数据采集系统获得折合到其通道输入端的采集值时
EEUEE
==
112
,,
,
当
由数据采集系统获得折合到通道输入端的采集值
UR
2
,:
则有通道输入电阻
i
()
·
RU
21
-
U
R
i
=
E
2121
--+
EUU
()
1
如图通过标准电阻加载到数据采集系统被测通道
7
,
将一标准直流电压信号
ER
。
7
。)
~10Ω
1.2.2 7
连线如图所示选择一个测量通道通过标准电阻接到直流电压信号源上
,。
R
1.2
输入电阻校准程序
5
一般取为选择标准电阻为与数据采集系统输入电阻标称量值相当的值
101.2.1
R
(
图校准输入电阻的接线图
7
1.2.5
设置系统通道量程
。
1.2.3
置系统为单通道采集方式及系统最高采集速率状态
。
)。(
1.2.4 ≥100
选择通道采集数据个数
n
1.2.6
设置信号源信号幅度
EE
=
1
。,,
加载信号启动采集记录折合到通道输入端的
,:),…,(
并计算
采集数据
xn
1
j
=1
j
1
Ux
11
=
∑
j
n
j
=
1
n
1.2.7
将信号幅度调置为
EE
=
2
,,,
加载信号启动采集记录折合到通道输入端的采
。:),…,(
并计算
集数据
xn
2
j
=1
j
13
JJF10481995
—
)。
计算出通道输入电阻
R
1.2.8 1
按公式
(
i
1.2.9
对于不同的量程应分别进行校准
,。
2
输入通频带
1
Ux
22
=
∑
j
n
j
=
1
n
2.1
信号频率采集速率及数据个数的选取
、
符合下列要求
:
当需要输入交流信号时为保证在有限个采集数据个数内获得最多的采集信息应
,,
pf
=
()
与的最大公约数
v
s
)(
/()
14
≤≤
N
f
p
/()
nv
≤
s
p
2
3
——;—
输入周期信号的频率
式中
:
f
——;—
通道采集速率
v
s
——;—
通道采集数据个数
n
实际校准中推荐简单取值
,:
——。—
通道采集的信号整周期个数
N
.009750
v
s
f
=
()
5
2.2
原理简述
),。()
使得通过它可对输入正弦波进行可靠拟合按最小二乘法或其他方法对
n
≥1000
变化单频正弦波信号的频率后可获得新的幅度比
fg
,
L
。
),。(
其频率为使每个采集数据均
ff
取通道频带中部的某一个频率点
ma
E
sin
2π+
θt
f
。)()
采集数据个数
n
应足够多能带来新的信息取值应符合公式一般
(,(
f
m
2~4
给通道加载一个峰峰值在通道量程之间的单频正弦波信号
250%~100%
E
a
采集数据进行拟合获得其幅度的测量值
,
UUE
mmma
,/。
由此得到一个参照幅度比
g
=
/。
寻找出使得的上限信号频率和下限信号频率
gffg
LHL
.707=0
对于可测直流
m
信号的数据采集系统其下限频率为按下式计算
,:
f
L
=0
。
通道的输入通频带
B
B
=-
ff
HL
.7070
gg
H
/
m
≥
/
.7070
gg
L
m
≥
)
的
ff
HL
和二频率点上分别测量若其幅值比也可以在指标给定的满足式
,:(
6
()
6
则认为通道的输入通频带满足指标要求
B
。
——)—(
标准方法校准程序波形拟合法方法一
2.3
14
JJF10481995
—
2.3.1 8
连线如图所示信号源为正弦交流标准源选择一个测量通道接到交流信号
,。
源上
。
)。(
2.3.4 ≥1000
选择通道采集数据个数
n
。()
选择信号一般为对应通道量程的
52.3.5 20%~100%
E
a
选择信号源信号峰峰值
)()。
~24
频率为通道输入频带中部的一个频率点上其取值满足式
ff
m
,(
。,…,)(
2.3.6
加载信号启动采集记录采集数据
,,
xin
=1
0
i
2.3.7
按最小二乘法对采集数据进行正弦波拟合求出测得的正弦信号幅度
,
U
m
。
计
算出参照幅度比
g
mma
=
UE
/。
行正弦波拟合求出测得的正弦信号幅度
,
UUE
HH
。/。
计算出新的幅度比寻找
g
H
=
a
出使得的频率即为通道上限频率
gfg
HH
/
.707=0
。
m
2.3.2
置系统为单通道采集方式及通道最高采集速率状态
。
2.3.3
设置系统通道量程
。
图校准数据采集系统的接线图
8
)。。(()()
其他均不变其取值满足式
2.3.8 2~4
以为参考点增加信号频率
ff
m
,
。,…,)(
按最小二乘法对采集数据进
加载信号启动采集记录采集数据
,,
xin
H
=1
i
2.3.9
若数据采集系统可采集直流信号则其输入通道频率下限为
,
f
L
=0
。
)。。(()()
其他均不变加其取值满足式
以为参考点降低信号频率
ff
m
,
2~4
/
得的频率即为通道下限频率
gfg
LL
.707=0
。
m
)。
计算出通道输入通频带
B
2.3.10 6
按公式
(
。,…,)(
按最小二乘法对采集数据进行
载信号启动采集记录采集数据
,,
xin
L
=1
i
/。。
正弦波拟合求出测得的正弦信号幅度
,
UUE
LL
计算出新的幅度比寻找出使
g
L
=
a
2.3.11
对于不同量程应分别进行校准
,。
平均值法校准程序方法二
)(
2.4
2.4.1 8
连线如图所示信号源为正弦交流标准源选择一个测量通道接到交流信号
,。
源上
。
2.4.2
置系统为单通道采集方式及通道最高采集速率状态
。
15
JJF10481995
—
2.4.3
设置系统通道量程
。
。()
选择信号一般为对应通道量程的
52.4.4 20%~100%
E
a
选择信号源信号峰峰值
。()())
按式
频率为通道输入频带中部的一个频率点上其取值满足式
f
m
,(
2~43
及下式选择通道采集数据个数
n
:
vM
·
()()
n
=
0017
≥
f
———
保障
nMM
≥100
式中及通道采集一个以上的共模信号整周期而选择的正整数
:(
;,,…)
=23
。,…,)(
加载信号启动采集记录通道采集数据
,,
xin
=1
ai
2.4.5 0
选择信号源信号幅度为
,,,(
加载信号启动采集记录通道采集数据
xi
=
0
i
。,…,)
1
n
2.4.6
按下式计算出及
UUUUE
0
,。/。
ammma
计算出参照幅度比
g
=
1
Ux
00
=
∑
i
n
i
=
1
n
n
——;—
交流信号频率
f
——。—
通道采集速率
v
()
8
()
9
()
10
1
UxU
aai
=|-
∑
0
|
n
i
=
1
。:,…,)(
计算
Uxin
HH
=1
i
),((()())
按式其取值满足式及
2.4.7 2~47
以为参考点增加信号频率
ff
m
,
()。。,,
选择通道采集数据个数其他均不变加载信号启动采集记录通道采集数据
n
3
1
Ux
HH0
=-|
∑
|
i
U
n
i
=
1
n
U
a
π
·
U
m
=
2
()
11
2.4.8
若数据采集系统可采集直流信号则其输入通道频率下限为
,
f
L
=0
。
若数据采集系统不能测量直流信号则
,:
·
π
U
H
()
U
H
=
12
2
由此计算出新的幅度比的频率即为通
ggfg
HHH
=.707=0
UE
H
/。/
am
寻找出使得
道上限频率
。
),((()())
按式其取值满足式及
以为参考点降低信号频率
ff
m
,
2~47
()。。,,。
选择通道采集数据个数其他均不变加载信号启动采集记录采集数据得
n
3
。:,…,)(
计算
Uxin
LL
通道采集数据
=1
i
n
16
1
Ux
LL0
=-|
∑
|
i
U
n
i
=
1
()
13
JJF10481995
—
)。
计算出通道输入通频带
B
2.4.9 6
按公式
(
2.4.10
对于不同量程应分别进行校准
,。
·
π
U
L
()
U
L
=
14
2
//。
EU
am
寻找出使得
gfgg
LLL
.707==0
的频率即为通由此计算出新的幅度比
L
道下限频率
。
3
动态有效位数
本项校准适用于对称双极性输入电路结构的通道对不能直接接入正弦交流信号的
。
单极性输入电路结构的通道以及上下两个量限不对称的双极性输入电路结构的通道
,,
可加载偏置正弦交流信号执行校准
。
该项校准一般仅在基本量程下进行相同类型的通道选取部分或全部通道执行校
,
准不同类型的通道要分别校准
。,。
3.1
信号源的选择
3.1.1
信号源的误差限
3.1.2
信号频率及幅度值的选择
本项测量选取的输入信号频率即低失真正弦信号发生器的输出频率应符合式
,,
()(),。()。
~245
它与通道采集速率的关系应满足采样定理一般按式选取
正弦输入信号峰值
:
/()
215
E
Pr
=
E
()()
eE
=
P
sin2π16
tΦ
+
f
//。
据一般计量标准要求标准器的误差为被测仪器误差指标的
,
14~110
正弦输入信号
:
单通道或循环及系统最高采集速率状态设置采集方式
)。(
3.2.2
),。(
并选置量程
3.2.3 ≥1000
设置每通道采集数据个数
n
…,。)
n
3.2.5
按最小二乘法找出最佳拟合正弦信号
:
)———;(
拟合信号的瞬态值
式中
:
at
——;—
拟合正弦信号的幅度
E
3.2
校准程序
3.2.1 8
接线如图所示信号源为低失真正弦交流标准源选定测量通道
,。。
——()。—
采集通道量程参见正文图
式中
:
E
r
3
)()()(),
~3.2.4 241516
及选取低失真正弦信号的频率及幅度加载信
按式
(
号启动采集记录折合到通道输入端的个以上信号周期的采集数据
,,()
2
xi
=1
,(
i
)()(()
atEd
ins
2π17
tθ
+
=+
f
——,;—
拟合正弦信号的频率值
Hz
f
17
JJF10481995
—
按下式计算实际有效值误差
ρ
r
:
n
——,;—
拟合正弦信号的初相位
rad
θ
——。—
拟合信号的直流分量值
d
1
2
()()()
t
xθdE
sin
2π18
-+-
r
=
ii
f
ρ
∑
n
-
1
i
=
1
——;—
每通道采集数据个数
式中
:
n
被测数据采集系统的理想有效值误差由下式计算
ρ
i
:
b
/()
0.289
E
r
219
i
=
ρ
——,;,…,)—
第
itin
个测量点的时刻
(
s
=1
i
——。,…,)—
xtin
=1
ii
时刻折合到通道输入端的采集数据
(
式中为被测数据采集系统的模数转换器位数
:。
b
))(
计算被测系统的动态有效位数和
EB
从和信和可以按下列公式
ρρ
2021
r
i
(
噪比
SNR
Bd
:,
单位为
4
共模抑制比
本项校准只适用于能接入共模电压信号的数据采集系统通道对于不能接入共模电
,
压的通道不能用本方法校准
,。
该项校准仅在最小量程下进行相同类型的通道选择部分或全部进行校准不同类
,。
型的通道要分别校准
,。
4.1
原理简述
接线如图所示共模电压源误差限优于为模拟信号源内阻的不平衡电
95%
,
,
R
0
SNREB
=+
6.021.76
·
/()()
EBb
=-
lo
g
2
r
i
ρρ
20
()
21
图校准共模抑制比的接线图
9
18
JJF10481995
—
阻有特殊规定的系统按规定执行无特别要求时取为限流电阻
,,,,:
1kΩ
。
R
当额定最高共模电压时
UR
Cmax
100V≤
,
=10kΩ
。
当额定最高共模电压时
U
Cmax
100V>
:
{}{}
RU
CmaΩxV
100
·
=
(。:,…,)
并计算
in
=1
),,:(
状态调置共模电压源使得或
2 K1
接点接
共模电压信号时启动采集获得折合到通道输入端的通道采集数据
Ux
C0
=0
,,
i
1
xx
00
=
i
∑
n
i
=
1
n
()
22
=
共模电压信号时启动采集获得折合到通道输入端的通道采集数据
U
CC
U
m
,,
。:,…,)(
并计算
xin
mi
=1
1
xx
mmi
=
∑
n
i
=
1
n
()
23
通道的直流共模抑制比
:
g
CMRR
d
=
2024
·
l
U
C
m
xx
m
-
0
()
1
=sin2π+
当共模电压信号
UU
CCPP
(),,
tΦ
时启动采集获得折合到通道输入
f
2
,:,…,)(
并计算
端的通道采集数据
xin
P
=1
i
1
x
P
=
∑
x
P0
i
-
x
n
i
=
1
n
()
25
)。
7
其中每个通道采集数据个数取值符合式
,(
n
通道的交流共模抑制比
:
CMRR
a
=
20l26
·
g
——(—
可使通道输出产生明显变化的直流共模电压
式中系统最高共模电压
:
UU
CC
mm
≤
;)
U
Cmax
——;—
通道交流共模电压峰峰值
U
CPP
——(,,)。—
交流共模电压频率如有特殊要求亦可为其他值一般
ff
=50Hz
U
CPP
·
x
P
π
()
4.2
直流共模抑制比校准程序
4.2.1 9
接线如图所示共模电压源为直流输出
。。
4.2.3
设置通道量程选择共模电压信号值
,。
U
C
单通道或循环及相应的系统最高采集速率状态设定测量通道置采集方式
),,(
4.2.2
)。(
选择每通道采集数据个数
n
≥100
19
JJF10481995
—
4.2.4 K1=0
接点接
,,,,
调节共模电压源使共模电压信号启动采集记录折合
U
C
。,…,)(
到通道输入端的采集数据
xin
=1
0
i
,),
实时判别采集数据直到
xU
mi
电压
Cmax
启动采集将共模电压信号幅度由小到大缓慢调节但不可超过最大允许共模
,(
U
C
时停止调节信号采集并记录及折合到通道输入端的采集数据
,,
Uxi
C
m
mi
=1
,…,(
。,)
其中
AEn
为系统通道误差限为系统通道量程
,。
r
)()。
~2224
计算出直流共模抑制比
CMRR
用公式
(
d1
4.2.5 K2=0
接点接
,,,,
调节共模电压源使共模电压信号启动采集记录折合
U
C
。,…,)(
到通道输入端的采集数据
xin
=1
0
i
,),
实时判别采集数据直到
xU
mi
电压
Cmax
启动采集将共模电压信号幅度由小到大缓慢调节但不可超过最大允许共模
,(
U
C
xx
mi
EU
rCCmax
或者
=≥
UA
0
·
-
时停止调节信号采集并记录及折合到通道输入端的采集数据
,,
Uxi
C
m
mi
=1
,…,(
。)
n
)()。
~2224
计算出直流共模抑制比
CMRR
用公式
(
d2
4.2.6
通道在该量程下的直流共模抑制比
:
4.3
交流共模抑制比校准程序
4.3.1 9
接线如图如示共模电压源为交流输出
,。
xx
mi
EU
rCCmax
或者
=≥
UA
0
·
-
[,〕()
CMRRCMRRCMRR
ddd12
=
min27
或其他特定值按式选取每通道采集数据个数
)(()
4.3.4 7
选取信号频率
f
=50Hz
)。,,(
接点调置共模电压源在共模电压信号
K1=0≥100
接时启动采集记
Un
C
,,
。,…,)(
录折合到通道输入端的采集数据
xin
=1
0
i
单通道或循环及相应的系统最高采集速率状态设定测量通道置采集方式
)。,(
4.3.2
4.3.3
设置通道量程选择共模电压信号值
,。
U
C
将共模电压信号的峰峰值
UUUU
CCPPCCPP
=s+in2π
1
tΦ
),(
接入通道中并将
f
2
,,)
实时判别采集数据直
xU
PCmax
由小到大缓慢调节但不可超过最大允许共模电压
(
到
1.57
··
xEU
PrCPPCmax
≥=
AU
或者
4.3.5 K2=0
接点接时启动采集记录折
,,
调置共模电压源在共模电压信号
U
C
,,
。,…,)(
合到通道输入端的采集数据
xin
=1
0
i
20
。,…,)(
时停止调节信号采集并记录折合到通道输入端的采集数据
,,
xin
P
=1
i
)()。
~2526
计算出交流共模抑制比
CMRR
用公式
(
a1
JJF10481995
—
将共模电压信号的峰峰值
UUUU
CCPPCCPP
=in2πs+
1
(),
tΦ
接入通道中并将
f
2
,)
实时判别采集数据
xU
PCmax
直到由小到大缓慢调节但不可超过最大允许共模电压
(
。,…,)(
时停止调节信号采集并记录折合到通道输入端的采集数据
,,
xin
P
=1
i
)()。
~2526
计算出交流共模抑制比
CMRR
用公式
(
a2
[,]()
CMRRCMRRCMRR
aaa12
=
min28
1.57
··
xEU
PrCPPCmax
≥=
AU
或者
4.3.6
通道在该量程下的交流共模抑制比
:
5
串模抑制特性
本项校准只在数据采集系统对某一个或几个频率点附近的信号一般为供电源
()(
准
。
),。,
有特殊抑制要求时才予以执行其他情况下不进行本项校
电网的工作频率
50Hz
5.1
原理简述
接线如图所示信号源为正弦交流标准源调置信号源使得输入信号在
8
,。,:
e
eEx
=sin
a
(),,
2π+
tΦ
时启动采集获得折合到通道输入端的通道采集数据
a
i
f
(。)。,…,)
通道数据个数条件
nin
应满足式
(
=1
7
。,…,)(
exin
=0=1
时启动采集获得折合到通道输入端的通道采集数据
,,
0
i
并计算
:
1
xx
00
=
i
∑
n
i
=
1
n
n
()
29
()
30
通道的交流串模抑制比
:
1
x
x
a0
i
-
x
a
=
∑
n
i
=
1
NMRR
=
20
·
l31
g
——;—
每个通道采集数据个数
式中
:
n
2
·
E
a
·
x
π
a
()
单通道或循环及相应的系统最高采集速率状态设定测量通道置采集方式
),(
5.2.2
()()),()(
~247
按公式选每通道采集数据个数使通道采集速率与信号频率满足式
)。(
≥100
n
5.2.3
设置通道量程选择输入信号值
,。
e
5.2.4
调置标准信号源在输入信号时启动采集记录折合到通道输入端的采
,,,
e
=0
21
——。—
通道输入的交流信号峰值
E
a
5.2
校准程序
5.2.1 8
接线如图所示信号源为正弦交流标准源选取信号频率
,。
f
。
JJF10481995
—
)。
计算出通道在该量程下的串模抑制比
NMRR
5.2.5 31
用公式
(
5.2.6 5.2.3~5.2.5
变换量程重复执行的过程直至所有量程校准完毕
,,。
6
温度漂移特性
6.1
原理简述
将输入信号
eE
=
a
sin2π+
(),,
tΦ
接入通道中启动采集并记录折合到通道输入端的
f
。,…,)(
采集数据
xin
=1
a
i
。,…,)(
集数据
xin
=1
0
i
。)
一般选择为通道量程的推荐作校准测量点
2993.75%~97.5%7.5%
EE
arr
E
(
按规定执行无特别要求时取
。,
1kΩ
。
接线如图所示其中为模拟信号源内阻的不平衡电阻有特殊规定的系统
10
。,,
R
0
)。(
次
号值采集
n
≥100
,,,…,)
先将控温室的温度调到第
jjj
个温度测量点第次检测时
,(
=0-1
1
L
待温度稳定两小时后将接点接
,
K2
,,,
使通道只接入不平衡电阻启动采集得一
R
0
;,,,…,)(
然后再将接点使通道接入一个近测量范围
K1
接组采集数据
xin
=1
Ri
j
。,,,…,)(
上限或下限的信号
Exin
启动采集得一组采集数据
=1
Ei
j
췍
00
可计算如下和增益初始值时零点初始值
:,
R
GX
(
)
j
=0
1
췍
00
XX
RRi
=
∑
n
i
=
1
n
n
度上限下限及中间温度
、
20℃
)。,
个检测温度点每一次检测时各通道对每个输入信
一般工作温
LTL
=3
,(
在温度稳定性的校准温度变化范围内较均匀地选择出
,
控温室控温值的误差优于
±2℃±0.2℃
,。
测温值的误差应优于
图校准温度漂移的接线图
10
()
32
()
33
22
1
췍
00
XX
EEi
=
∑
n
i
=
1
JJF10481995
—
췍췍
00
RE
XX
-
G
(
0
)
=
E
≠0
j
时第个温度测量点上
,:
j
零点温度漂移
:
췍췍
jj
R
x
()
Δ35
R
-
XX
0
=
췍췍
jj
XX
ER
-
Δ36
G
())
-
G
(
0
j
=
E
1
췍
jj
XX
RRi
=
∑
n
i
1
=
n
n
()
34
()
()
()
37
()
38
()
39
)()(
40axm
增益温度漂移
:
L
个温度测量点全部测量完后计算出
,:
1
췍
jj
XX
EEi
=
∑
n
i
=
1
零点温度漂移特性参数的单位是
,
T
℃
:
增益温度漂移特性参数的单位是
,
T
℃
:
Ttt
=-
1
L
-
0
/
Δ
x
(),…,
T
Z
w
=
jj
11
=-
L
()
41
6.2
校准程序
或最高接线如图所示调置控温室的温度到接近测量温度变化范围的最低
6.2.1 10
,(
6.2.2
设定测量通道
。
,)
等待点
2h≥3
,。()。
使温度场充分稳定选定个温度校准测量点
L
单通道或循环及系统最高采集速率状态设置采集方式
)。(
6.2.3
为测量范围上限或下限的推荐值
96.2.5 3.75%~97.5%
设定信号源信号幅度
E
(,
。)
97.5%
…,。)
n
6.2.6 K2
接点接电阻启动采集记录采集数据
,,(
将通道只接入
RXi
00
,,
=1
Ri
6.2.7 K1
接点接
,,,,…,(
使通道接入信号启动采集记录采集数据
EXi
0
=1
Ei
),。(
并选置量程
6.2.4 ≥100
设置每通道采集数据个数
n
。()()。)
按公式和计算零点初始值和增益初始值
n
3234
6.2.8
调置控温室的温度调到测量温度变化范围的下一个校准测量温度点上并等
,,
待两小时使温度场充分稳定在此温度点上继续进行下面的测量
,。。
23
JJF10481995
—
。)
n
6.2.9 K2
接点接电阻启动采集记录数据
,,…,(
使通道只接入
RXi
0
,,
j
=1
Ri
。()()。)
按公式和计算本温度点上的零点漂移和增益漂移
3536
n
6.2.11 6.2.8~6.2.10
重复执行的过程直至所有的测量温度点测定完毕
,。
数
。
iEX
=1
,…,,,,(
6.2.10 K1
接点接
使通道接入信号启动采集记录采集数据
j
Ei
)()
和计算出零点温度漂移特性参数和增益温度漂移特性参
6.2.12 4041
按公式
(
24
JJF10481995
—
附录
2
数据采集系统校准结果记录格式
仪器名称温度湿度日期
::::
采集速率校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数信号频率通道速率测值系统速率测值相对误差
%
线性度校准结果
:
通道号通道数量程信号个数通道速率数据个数线性度
%
误差限校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数采集幅度系统误差标准差误差限
%%%
时间漂移校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数初始零点初始增益零点漂移增益漂移漂移时间
通道间串扰校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数采集幅度串扰抑制比
/
dB
输入电阻校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数信号频率采集幅度标准电阻输入电阻
25
JJF10481995
—
输入通频带校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数信号频率通道采集幅度频带宽度
动态有效位数校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数信号频率动态有效位数信噪比
/
dB
共模抑制比校准结果
:
通道号通道数量程共模幅度通道速率数据个数信号频率采集幅度共模抑制比
/
dB
串模抑制比校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数信号频率采集幅度串模抑制比
/
dB
温度漂移校准结果
:
通道号通道数量程信号幅度通道速率数据个数初始零点初始增益零点漂移增益漂移漂移温度
26
JJF10481995
—
附录
3
数据采集系统校准报告内容
数据采集系统校准报告应包括以下项目和内容
:
()
机构名称
1
()
数据采集系统所有者的名称
2
()
数据采集系统制造厂的名称
3
()
型式注册号码或符号
4
()
数据采集系统的出厂编号
5
()()
附件的出厂编号如果有附件
6
()
制造年份
7
()
数据采集系统的简要说明
8
()
校准指标范围
9
()()
校准环境温度和湿度条件
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