我們深知精度是測量設(shè)備的靈魂，是一切測量的前提?！?a target="_blank">高精度”在很多場景中被提及，它其實(shí)是一個(gè)模糊的概念，本文將從研發(fā)測試角度，為大家分析“設(shè)備精度”。

從廣義上講，“高精度”著重關(guān)注兩個(gè)方面：測量分辨率和測量準(zhǔn)確度。以ZLG致遠(yuǎn)電子ZDL6000示波記錄儀的模擬電壓測量板卡為例，相關(guān)信息見下表。

測量分辨率

分辨率決定了測量設(shè)備對模擬信號的“分辨能力”——我們用分辨率來量化刻度。在8bit分辨率下，刻度的數(shù)量為28即256個(gè)，最小的測量刻度為當(dāng)前量程的1/256。16通道卡（DQM-16250）的分辨率為16bit，最小的測量刻度為當(dāng)前量程的1/65536。實(shí)際上，分辨率可以更高，但基于實(shí)際需求與生產(chǎn)環(huán)境綜合考慮，選擇一個(gè)合適的值才是妥當(dāng)?shù)摹?/p>

16通道卡測量電壓時(shí)，在滿量程為50V時(shí)（即5V/div），16通道卡能分辨的模擬信號的最小變化值為50 V /65536（約0.76mV）。

但是，有了足夠的分辨率就夠了嗎？如果兩臺分辨率高低不同的電壓測量設(shè)備，同時(shí)對5V的模擬信號進(jìn)行測量，示值分別5.22222222V和4.9V，哪一個(gè)更準(zhǔn)呢？

分辨率是高精度的必要條件，但不是充分條件。換句話說，分辨率是高精度的要素，但無法決定精度。

測量準(zhǔn)確度

測量準(zhǔn)確度即狹義上講的精度，這里以16通道卡的垂直軸直流精度為例：

ZDL6000檔位數(shù)：目前固定為10個(gè)DIV

滿量程 = 電壓垂直檔位 * 檔位數(shù)

滿量程誤差值 = ±（電壓垂直檔位 * 檔位數(shù) * 0.05%） = ±（滿量程 * 0.05%）

例如，當(dāng)前電壓垂直檔位為2V，滿量程為20V，誤差值為±（20V * 0.05%）即±0.01V。那么當(dāng)測量值與真實(shí)值差距在0.01V之內(nèi)時(shí)，便可認(rèn)為是符合精度要求的。

校準(zhǔn)系數(shù)在生產(chǎn)環(huán)境中，影響到設(shè)備測量精度的因素非常多，如設(shè)備是否預(yù)熱、外部接線環(huán)境、電磁干擾、室溫等等。即便在外部條件滿足測量要求時(shí)，對待測信號進(jìn)行處理到最終得到實(shí)際測量值的過程中存在著大量的元器件，這些元器件的精度誤差也會對測量精度產(chǎn)生影響。為了解決這些問題，我們使用校準(zhǔn)系數(shù)對相對穩(wěn)定的環(huán)境下設(shè)備出現(xiàn)的固定的測量誤差進(jìn)行糾偏。

校準(zhǔn)系數(shù)在校準(zhǔn)過程中經(jīng)過計(jì)算得來，將被干擾的信號重新糾正到盡可能的接近真實(shí)值。“校準(zhǔn)系數(shù)”亦作“校正系數(shù)”。

校準(zhǔn)系數(shù)有些情況下會寫在設(shè)備或板卡內(nèi)存中，有些則體現(xiàn)為可調(diào)電阻、可調(diào)電容的調(diào)試結(jié)果；雖載體不同，但作用是相同的。

校準(zhǔn)

在致遠(yuǎn)電子生產(chǎn)校準(zhǔn)管理系統(tǒng)的管理流程下，設(shè)備從生產(chǎn)、組裝到出貨過程中必須且至少完成生產(chǎn)測試、校準(zhǔn)兩個(gè)關(guān)鍵流程。簡要的說，生產(chǎn)測試流程驗(yàn)證了設(shè)備的基本功能是否運(yùn)行正常；校準(zhǔn)流程則需要在特定環(huán)境下，對設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證并計(jì)算校準(zhǔn)系數(shù)，以保證測量精度。

在設(shè)備的校準(zhǔn)過程中涉及的所有參考物質(zhì)——如FLUKE系列校準(zhǔn)源、示波器、萬用表等——必須經(jīng)過校準(zhǔn)或第三方標(biāo)定，且僅限在校準(zhǔn)（標(biāo)定）有效限期內(nèi)使用。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行周密的校準(zhǔn)流程，以保證設(shè)備精度的溯源性。

總結(jié)

作為測量儀器制造行業(yè)，儀器的精度是生存之本，是前進(jìn)之帆，更應(yīng)是我們力求精進(jìn)的目標(biāo)。助力中國半導(dǎo)體與芯片發(fā)展，助力中國科技崛起。

原文標(biāo)題：【研發(fā)筆記】如何保證設(shè)備的精度？

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