最大化自动化测试系统的精度

欢迎使用《下一代测试系统设计的开发者指南》。该指南收集了许多与测试系统设计相关的白皮书，可以帮助您在开发测试系统时能够降低成本、提高测试吞吐量并扩展对未来需求的支持。如欲阅读完整的开发者指南，您可以下载PDF版本（超过90页），或者查看《下一代测试系统设计的开发者指南》的电子版本。
目录：
• 引言
• 1. 解读仪器规范
• 2. 考虑校准需求
• 3. 关注操作环境
• 4. 使用恰当的装配方式
• 5. 利用同步
• NI相关产品
引言
在设计自动化测试系统时，精度的最大化通常是关键的考虑因素。确定如何最大化精度总是很困难的。绝大多数测试工程师会求助于他们所评估的仪器的技术参数表，寄希望于这些文档能够提供所有的答案。然而，其它因素对于最大化您的自动化测试系统的精度也是同样重要的。
本文档为您提供的五个步骤，可以最大化您的自动化测试系统的精度。这五个步骤如下所示：
1．解读仪器规范
评估一个仪器的精度时，其数据参数表是宝贵的资源。然而，重要的是要明白，不同仪器厂商时常在规定测量精度时使用不同的术语，或者使用相似的术语表示不同的意义。因而，清楚地理解定义仪器特性时所涉及的所有参数是很重要的。在许多情况下，分辨率（resolution）、精密度（precision）和精确度（accuracy）等术语是互换使用的，但它们所代表的真正意义还是差别较大的。虽然通常都认为一个6½位数字万用表（DMM）必定可以精确到6½位，但往往情况并非如此。这里的位数仅仅关系到仪器所显示的数字的位数，并不是输入信号的可分辨的最小变化。您需要查验仪器的灵敏度和有效精度是否足够高，以保证该仪器将为您提供所需的测量精度。
例如，一个6½位DMM能够表示一个给定范围，如1,999,999个计数或单元。但如果仪器的噪声的峰峰值为20个计数，那么可分辨的最小变化必须至少为0.52 x 20个计数，因为分辨率——仪器可以可靠检测的输入信号的最小变化——等于高斯噪声的电位或计数乘以0.52。因而，该6½位DMM的有效位数（ENOD）为：
正如您所看到的，DMM的数据参数表中所列出的位数是一条重要的信息，但不应当就认为这是最终参数或唯一需要考虑的参数。通过了解您的自动化测试系统的测量精度与分辨率需求，您可以计算您所考虑的仪器的总的误差范围，并验证其是否符合您的要求。而且，应主动询问厂商，以准确把握数据参数表中的技术规范的意义，因为不理解您的仪器的真正性能可能会导致代价惨重的失误。 为了更好地理解您所评估的仪器的规范，请阅读应用说明《解读仪器规范——如何理解专业术语》。
2．考虑校准需求
无论您为自己的自动化测试系统所选择的仪器的精度如何，重要的是要意识到，所有仪器中所用到的电子部分的精度会随时间发生偏差。持续工作的时间以及环境条件的影响会加剧这样的偏差。随着时间的推移，组件值的偏差将给您的测量带来更大的不确定性。要想解决这个问题，必须定期校准您的仪器。 外部校准就是将仪器的性能与已知的标准精度进行比较。可以用文档的形式记录外部校准的结果，以表明测量结果相对已知标准的偏差，但更多的情况是，外部校准也包括仪器测量能力的调整，以确保其测量精度在厂商提供的范围内。许多厂商提供了精度演化表, 这些表反映了仪器自最近一次外部校准后不确定性的变化的清晰轮廓。
要想完成一个仪器的外部校准，您可以将其送回原厂，或者送至一个校准计量实验室。此外，您也可以自己实现外部校准。无论您采取何种方式，重要的是认识到，对于不同厂商，一个特定类型仪器的外部校准间隔不总是相同的。一个厂商函数发生器的外部校准间隔可能是一年；而另一个厂商具备同等或更好精度规范的函数发生器的外部校准间隔可能是两年。为了减少自动化测试系统的维护成本，您应该选择第二个厂商的仪器。选择仪器时，您需要仔细考虑外部校准的间隔。 除了外部校准，一些厂商的仪器还包含自校准的功能。具备自校准功能的仪器包含如精度电位参考等硬件资源，这样您就可以快速校准该仪器，而不必将其搬离测试系统或者与外部校准硬件连接。自校准并不能完全替代外部校准，它只是提供了一种在外部校准之间改善仪器测量精度的方法。
保持恰当校准的仪器会减少测量误差（原文中的reduced应为reduces），改善测量值间的连续性，并保证测量的精确性。参见《解读校准》指南，查阅其它的校准资源。