最大化自動化測試系統(tǒng)的精度

歡迎使用《下一代測試系統(tǒng)設(shè)計的開發(fā)者指南》。該指南收集了許多與測試系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)的白皮書，可以幫助您在開發(fā)測試系統(tǒng)時能夠降低成本、提高測試吞吐量并擴(kuò)展對未來需求的支持。如欲閱讀完整的開發(fā)者指南，您可以下載PDF版本（超過90頁），或者查看《下一代測試系統(tǒng)設(shè)計的開發(fā)者指南》的電子版本。
目錄：
? 引言
? 1. 解讀儀器規(guī)范
? 2. 考慮校準(zhǔn)需求
? 3. 關(guān)注操作環(huán)境
? 4. 使用恰當(dāng)?shù)难b配方式
? 5. 利用同步
? NI相關(guān)產(chǎn)品
引言
在設(shè)計自動化測試系統(tǒng)時，精度的最大化通常是關(guān)鍵的考慮因素。確定如何最大化精度總是很困難的。絕大多數(shù)測試工程師會求助于他們所評估的儀器的技術(shù)參數(shù)表，寄希望于這些文檔能夠提供所有的答案。然而，其它因素對于最大化您的自動化測試系統(tǒng)的精度也是同樣重要的。
本文檔為您提供的五個步驟，可以最大化您的自動化測試系統(tǒng)的精度。這五個步驟如下所示：
1．解讀儀器規(guī)范
評估一個儀器的精度時，其數(shù)據(jù)參數(shù)表是寶貴的資源。然而，重要的是要明白，不同儀器廠商時常在規(guī)定測量精度時使用不同的術(shù)語，或者使用相似的術(shù)語表示不同的意義。因而，清楚地理解定義儀器特性時所涉及的所有參數(shù)是很重要的。在許多情況下，分辨率（resolution）、精密度（precision）和精確度（accuracy）等術(shù)語是互換使用的，但它們所代表的真正意義還是差別較大的。雖然通常都認(rèn)為一個6?位數(shù)字萬用表（DMM）必定可以精確到6?位，但往往情況并非如此。這里的位數(shù)僅僅關(guān)系到儀器所顯示的數(shù)字的位數(shù)，并不是輸入信號的可分辨的最小變化。您需要查驗儀器的靈敏度和有效精度是否足夠高，以保證該儀器將為您提供所需的測量精度。
例如，一個6?位DMM能夠表示一個給定范圍，如1,999,999個計數(shù)或單元。但如果儀器的噪聲的峰峰值為20個計數(shù)，那么可分辨的最小變化必須至少為0.52 x 20個計數(shù)，因為分辨率——儀器可以可靠檢測的輸入信號的最小變化——等于高斯噪聲的電位或計數(shù)乘以0.52。因而，該6?位DMM的有效位數(shù)（ENOD）為：
正如您所看到的，DMM的數(shù)據(jù)參數(shù)表中所列出的位數(shù)是一條重要的信息，但不應(yīng)當(dāng)就認(rèn)為這是最終參數(shù)或唯一需要考慮的參數(shù)。通過了解您的自動化測試系統(tǒng)的測量精度與分辨率需求，您可以計算您所考慮的儀器的總的誤差范圍，并驗證其是否符合您的要求。而且，應(yīng)主動詢問廠商，以準(zhǔn)確把握數(shù)據(jù)參數(shù)表中的技術(shù)規(guī)范的意義，因為不理解您的儀器的真正性能可能會導(dǎo)致代價慘重的失誤。 為了更好地理解您所評估的儀器的規(guī)范，請閱讀應(yīng)用說明《解讀儀器規(guī)范——如何理解專業(yè)術(shù)語》。
2．考慮校準(zhǔn)需求
無論您為自己的自動化測試系統(tǒng)所選擇的儀器的精度如何，重要的是要意識到，所有儀器中所用到的電子部分的精度會隨時間發(fā)生偏差。持續(xù)工作的時間以及環(huán)境條件的影響會加劇這樣的偏差。隨著時間的推移，組件值的偏差將給您的測量帶來更大的不確定性。要想解決這個問題，必須定期校準(zhǔn)您的儀器。 外部校準(zhǔn)就是將儀器的性能與已知的標(biāo)準(zhǔn)精度進(jìn)行比較。可以用文檔的形式記錄外部校準(zhǔn)的結(jié)果，以表明測量結(jié)果相對已知標(biāo)準(zhǔn)的偏差，但更多的情況是，外部校準(zhǔn)也包括儀器測量能力的調(diào)整，以確保其測量精度在廠商提供的范圍內(nèi)。許多廠商提供了精度演化表, 這些表反映了儀器自最近一次外部校準(zhǔn)后不確定性的變化的清晰輪廓。
要想完成一個儀器的外部校準(zhǔn)，您可以將其送回原廠，或者送至一個校準(zhǔn)計量實驗室。此外，您也可以自己實現(xiàn)外部校準(zhǔn)。無論您采取何種方式，重要的是認(rèn)識到，對于不同廠商，一個特定類型儀器的外部校準(zhǔn)間隔不總是相同的。一個廠商函數(shù)發(fā)生器的外部校準(zhǔn)間隔可能是一年；而另一個廠商具備同等或更好精度規(guī)范的函數(shù)發(fā)生器的外部校準(zhǔn)間隔可能是兩年。為了減少自動化測試系統(tǒng)的維護(hù)成本，您應(yīng)該選擇第二個廠商的儀器。選擇儀器時，您需要仔細(xì)考慮外部校準(zhǔn)的間隔。 除了外部校準(zhǔn)，一些廠商的儀器還包含自校準(zhǔn)的功能。具備自校準(zhǔn)功能的儀器包含如精度電位參考等硬件資源，這樣您就可以快速校準(zhǔn)該儀器，而不必將其搬離測試系統(tǒng)或者與外部校準(zhǔn)硬件連接。自校準(zhǔn)并不能完全替代外部校準(zhǔn)，它只是提供了一種在外部校準(zhǔn)之間改善儀器測量精度的方法。
保持恰當(dāng)校準(zhǔn)的儀器會減少測量誤差（原文中的reduced應(yīng)為reduces），改善測量值間的連續(xù)性，并保證測量的精確性。參見《解讀校準(zhǔn)》指南，查閱其它的校準(zhǔn)資源。