實現(xiàn)和測試開關(guān)硬件的途徑
電阻測量
驗證系統(tǒng)的第一步需要將一個已知阻值的電阻器置于測試夾具中。測試電阻網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)就是一個例子。個體電阻器阻值應該相似,但無需嚴格相同,以確保恰當?shù)剡B接到了每個元件。例如,如果標稱阻值全部為10 kΩ,那么相應的測試裝置應該在通道1上為10.1 kΩ,通道2上為10.2 kΩ等。按照這種方式,如果某個通道連接不正確,則馬上會發(fā)現(xiàn)。
如果被測電阻值的范圍很寬,則必須采用接近上限和下限限值的電阻器進行測試。如果系統(tǒng)采用雙端連接至設(shè)備,測量接近下限的電阻時,誤差就會特別大,說明需要采用4端連接。這將需要兩倍的開關(guān),但是將會從測量值中消除開關(guān)和測量線電阻。
在上限處,若測量值低于預期值,則說明測試夾具、接線或開關(guān)卡中存在太大的漏泄電阻,必須采取相應的措施將該誤差降低到可接受的程度。措施包括清潔測試夾具和增加電氣保護。
尤其是對于高阻測量,應該驗證系統(tǒng)的穩(wěn)定時間,使其足以提供所期望的準確度。
電壓測量
對于電壓測量,首先驗證每個電壓源都被連接到了正確的通道。確認通道連接正確的最直接方式是在每個通道上連接已知的電壓。例如,對通道1施加1 V的電壓,向通道2施加2 V的電壓等。
為確定電壓偏移不會對低電壓(<1 mV)測量造成太大的誤差,首先利用一個直接連接到伏特計的穩(wěn)壓源測量一系列的讀數(shù)。然后通過開關(guān)系統(tǒng)的相應通道再讀取一系列的測量值。比較兩組測試值的標準偏差。利用一根干凈的銅線作為短路,代替電壓信號,即可對太大的電壓偏移進行補償。對于每個被短路的通道,讀取至少10個電壓讀數(shù),然后將其進行平均。保存平均值,并利用該值修正該通道上的測量讀數(shù)。為保證修正的有效性,開關(guān)系統(tǒng)的環(huán)境溫度必須保持相對恒定(上下幾攝氏度范圍之內(nèi))。
如果以上程序太過麻煩,則可以采用以下的方法:短路某一個通道,然后利用該通道的偏移值來修正開關(guān)卡上所有通道的測量值。
如果源阻抗非常高(1 MΩ或更高),如果系統(tǒng)存在明顯的漏泄,則會發(fā)生嚴重的誤差。為了確定是否發(fā)生了這種情況,可以首先通過該通道測量一個較低阻抗的電壓源。然后則可以向低阻源串聯(lián)一個和未知電壓源相當?shù)淖杩?,并重復測量。將結(jié)果進行比較。如果差異較大,則請檢查可能的原因,例如電纜漏泄或開關(guān)隔離電阻。保護有助于減小測量誤差。在源電阻很高時,則有必要增大穩(wěn)定時間延遲。
電流測量
對于電流測量驗證,首先確保每一未知通路從測試夾具到安培表是完整的。如果使用C型開關(guān)(SPDT)的開關(guān)卡,則可以連接一個歐姆表代替每一通道上的未知源。驗證通道未被選中時該通路的電阻非常小,典型值小于1 Ω.
下一步是每次向一個通道連接一個未知的電流源,并驗證輸出位于總體系統(tǒng)準確度限值范圍之內(nèi)。
對于小電流測量,開關(guān)卡、電纜和測試夾具會引起明顯的偏移電流。為了檢查每一通道的偏移電流,請斷開未知源,蓋住輸入,然后每次激勵一個通道,并利用連接到輸出的安培表測量偏移電流。如果偏移電流太高,則有必要清潔通路上的開關(guān)和連接器。如果偏移電流是適當穩(wěn)定的,則可以從隨后的測量值中減去該值,從而進行補償。
此外,對于小電流切換,請在每次繼電器觸動之后預留足夠的穩(wěn)定時間,確保結(jié)果的準確性。
最終的系統(tǒng)驗證
在完整地手動檢查完系統(tǒng)之后,請驗證計算機控制下的性能。這樣能夠暴露出軟件中的可能誤差,例如不正確的開關(guān)閉合或設(shè)備地址錯誤,以及定時問題、串擾太大等。
作為一項終程測試,通過系統(tǒng)測量大量的產(chǎn)品,然后手動重新測量不合格的部件,以及一小部分合格的部件來驗證系統(tǒng)性能。
到此,即可認為系統(tǒng)是可以投入服務的。應該定期利用已知良好的裝置測試系統(tǒng),確保系統(tǒng)沒有因為漂移而超出技術(shù)指標。
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