高精度萬用表降噪與校準技術研究.pdf

1、電子測量技術在國防事業(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)模轉換技術、降噪技術、校準技術是高精度萬用表的三大核心技術，本文主要研究高精度萬用表降噪與校準技術。
　　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，達到國外同級產(chǎn)品的技術水平。

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，分別設計矯正方法，提高了萬用表精確度。
　　本課題主要研究內容如下：
　　(1)結合萬用表測量電路的三大部分：功能測量電路、數(shù)模轉換電路、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器件，并對這些器件所帶來的噪聲及誤差大小做出相應的評估，總結了噪聲和誤差特性

3、。
　　(2)根據(jù)測量系統(tǒng)噪聲相對于被測量在高頻的特性，提出了設計數(shù)字低通濾波器的方法。設計了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性。
　　(3)針對放大器和數(shù)模轉換器引起的非線性誤差設計了不均勻分段三次曲線擬合來對其進行補償。對于交流電壓衰減網(wǎng)絡頻率響應引起的分壓比例隨頻率的變化，運用非線

4、性最小二乘法，求出分壓比表達式中的未知參數(shù)，通過分壓比表達式補償了該誤差。對于測量電路整體增益和偏置的漂移問題設計了自校準方法，予以消除，使系統(tǒng)測量精度僅取決于內部基準源，保證了長期穩(wěn)定性。
　　本文在各章節(jié)論述完處理方法后，進行了處理前后對照。結果表明：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)絡頻率響應引起的分壓比例隨頻率的變化從0.219%減少到0.0202%，總體