高精度仪器的特点
发布时间:2013/11/12 19:41:08 访问次数:2261
高精度仪器通常具备高分辨率、高准确度、高精确度、高稳定度4大基本特征。
分辨率是指仪器测量数值量化的细度,AT697E-2H-MQ是高精度仪器外在的表现,对于现代数字显示仪器,主要表现为显示数字位数多或显示小数点后的位数多。以数字多用表为例,普通三位半万用表显示4位数字,高端的八位半数字多用表则可显示9位数字之多。对于老式指针仪器,为了提供细密的读数和揩示,就需要精良的指针表头。
准确度是指测量数值接近真值的程度,精确度是指测量数值的重复性或漂移程度;稳定度是指特性随时间变化保持恒不变的能力,一般又分短时稳定度和长时稳定度。仪器的分辨率、准确度、精确度都是以仪器稳定度为基础的,仪器的稳定度是仪器制造的真功夫。
仪器的稳定度与机器的构架设计、元器件的选用,甚至PCB设计布局,都有一定的关系。高精度仪器关键单元使用的电阻、电容都是低误差、高精度、低温漂的高稳定性、高耐用性器件,其价格可能是普通电阻、电容价格的几十倍甚至上百可显示9位数字的多用表能力,高精度仪器最早使用多层PCB,有的早期PCB为了降低走线电阻还进行了全面镀银的处理。
不过关系最大的还是仪器的基准部件。同样分辨率的仪器,由于配置不同的基准而具有不同的稳定度指标,其档次和性能就会出现差异。为此,很多仪器厂家将更高等级的基准部件作为仪器的选购件,为需要更高性能的用户提升级空间。
大家在选购中高档频率计、频谱仪、信号发生器时会发现很多产品性能升级的选配件中,首当其>中的都会是更高稳定性指标的振荡器(TCXO/OCXO)基准组件,而且此类选配件是用户胸买率最高的。例如,大家用得较多的Agilent53132A频率计的选配件Option 001、01 0、01 2是各种档次时间基准选件(仪器标配基准稳定度为5×10,选件001/010稳定度可提升到,最高通过提高ADC模数转换器取样位数得到更高的分辨率,但单纯的高分辨率并不等于高精度。试想一下,如果有一件仪器在设计时通过提升ADC性能增加了两位数字的显示分辨率,也就是说,仪器能测量出更细小的变化量,但由于基准的稳定性达不到相应的要求,导致增加的两位数字实际测定的数值一直在变化,无法达到稳定的要求,那么对测量就没有实际意义了,反而形成了视觉干扰,这就是一部设计失败的仪器。
上述几个专业概念,如果用大家在生活中比较熟悉的射击打靶作比喻,可能更容易理解。仪器的分辨率相当于靶纸上画同心圆环数的细密程度,如在标准的10环与9环间再画上10个同心圆,便能方便、精确地确定着弹点的成绩。仪器的准确度相当于射击着弹点与靶心的距离(靶心可以相当于测量的真值)。
高精度仪器通常具备高分辨率、高准确度、高精确度、高稳定度4大基本特征。
分辨率是指仪器测量数值量化的细度,AT697E-2H-MQ是高精度仪器外在的表现,对于现代数字显示仪器,主要表现为显示数字位数多或显示小数点后的位数多。以数字多用表为例,普通三位半万用表显示4位数字,高端的八位半数字多用表则可显示9位数字之多。对于老式指针仪器,为了提供细密的读数和揩示,就需要精良的指针表头。
准确度是指测量数值接近真值的程度,精确度是指测量数值的重复性或漂移程度;稳定度是指特性随时间变化保持恒不变的能力,一般又分短时稳定度和长时稳定度。仪器的分辨率、准确度、精确度都是以仪器稳定度为基础的,仪器的稳定度是仪器制造的真功夫。
仪器的稳定度与机器的构架设计、元器件的选用,甚至PCB设计布局,都有一定的关系。高精度仪器关键单元使用的电阻、电容都是低误差、高精度、低温漂的高稳定性、高耐用性器件,其价格可能是普通电阻、电容价格的几十倍甚至上百可显示9位数字的多用表能力,高精度仪器最早使用多层PCB,有的早期PCB为了降低走线电阻还进行了全面镀银的处理。
不过关系最大的还是仪器的基准部件。同样分辨率的仪器,由于配置不同的基准而具有不同的稳定度指标,其档次和性能就会出现差异。为此,很多仪器厂家将更高等级的基准部件作为仪器的选购件,为需要更高性能的用户提升级空间。
大家在选购中高档频率计、频谱仪、信号发生器时会发现很多产品性能升级的选配件中,首当其>中的都会是更高稳定性指标的振荡器(TCXO/OCXO)基准组件,而且此类选配件是用户胸买率最高的。例如,大家用得较多的Agilent53132A频率计的选配件Option 001、01 0、01 2是各种档次时间基准选件(仪器标配基准稳定度为5×10,选件001/010稳定度可提升到,最高通过提高ADC模数转换器取样位数得到更高的分辨率,但单纯的高分辨率并不等于高精度。试想一下,如果有一件仪器在设计时通过提升ADC性能增加了两位数字的显示分辨率,也就是说,仪器能测量出更细小的变化量,但由于基准的稳定性达不到相应的要求,导致增加的两位数字实际测定的数值一直在变化,无法达到稳定的要求,那么对测量就没有实际意义了,反而形成了视觉干扰,这就是一部设计失败的仪器。
上述几个专业概念,如果用大家在生活中比较熟悉的射击打靶作比喻,可能更容易理解。仪器的分辨率相当于靶纸上画同心圆环数的细密程度,如在标准的10环与9环间再画上10个同心圆,便能方便、精确地确定着弹点的成绩。仪器的准确度相当于射击着弹点与靶心的距离(靶心可以相当于测量的真值)。
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