一种模块化万用表电阻测量校准的方法与流程

    专利查询2025-04-26  15


    本发明涉及电阻测量校准,更具体地说,本发明涉及一种模块化万用表电阻测量校准的方法。


    背景技术:

    1、模块化数字万用表在生产出厂时需要对各测量功能的各挡位测量值进行校准,以确保其满足指标要求,在高精度万用表校准方面,通常使用复杂的校准模型来修正系统的各种非线性效应,从而提高产品的准确度,这种校准过程通常采用高精度的校准仪器或校准具,通过连接被校准的数字万用表,读取各个校准输入下的万用表测量值,并与真值比对,计算得到校准公式的各个系数,例如,福禄克5700系列校准仪器被广泛应用于此类校准中,它们能够提供高精度的电压和电流输出,满足6位半数字万用表的校准要求,在较复杂的校准模型中,往往采用2阶及以上的多项式模型进行校准,以修正非线性误差,确保测量结果的精确性;

    2、然而,在实际应用中,一些高精度校准仪只能输出非常少的电阻值,使得一个万用表挡位内只能校准1-2个电阻值,这显然无法满足采用2阶及以上多项式模型进行校准的需求,这种限制严重制约了电阻测量的校准精度,导致在高精度测量场合中,电阻值的测量误差较大,例如,尽管福禄克5720a校准仪具有任意可编程的电压和电流输出,但其电阻校准输出却只有有限的几个固定电阻值,这种局限性使得在需要高精度和多点校准的情况下,难以有效校正非线性误差,导致电阻测量的准确性大打折扣,针对这一问题,本发明提出了一种新的校准方法,能够在有限的电阻校准点条件下,通过多项式模型和线性校准相结合,显著提高电阻测量的校准精度,满足高精度电阻测量的需求。


    技术实现思路

    1、为了克服现有技术的上述缺陷,本发明的实施例提供一种模块化万用表电阻测量校准的方法,通过对电压进行多项式校准,并结合少量标准电阻值校准的方法,以修正电阻测量中的非线性误差,从而提高校准精度和效率,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种模块化万用表电阻测量校准的方法,包括:

    3、s1、测量电阻两端的原始电压值,通过电压值来计算电阻值;

    4、s2、使用校准仪对万用表各个电压挡位进行2阶及以上多项式校准,得到各电压挡位的非线性校准模型;

    5、s3、在电阻测量功能的任何一个挡位,只校准2~3个标准电阻值;

    6、s4、根据上述校准值修正高阶多项式的0、1阶系数,以使总体电阻误差最小。

    7、在一个优选的实施方式中,其中电压的非线性校准模型通过对未校准的电压读数进行多项式拟合得到,公式为:

    8、

    9、其中,v为未校准的电压读数,ai为电压的阶校准系数,v′为校准后电压读数,n≥2。

    10、在一个优选的实施方式中,其中电阻值的计算是基于校准后的电压值,公式如下:

    11、r=αv′

    12、其中,r为初步计算得到的电阻值,α为转换系数,即恒定电流的倒数。

    13、在一个优选的实施方式中,通过校准后的电阻值与未校准的电阻值进行线性校准,公式如下:

    14、r′=kr+b

    15、其中,r′为校准后的电阻值,k和b为线性校准系数,通过对初步计算得到的电阻值r进行线性校准,可得到最终的校准电阻值r′。

    16、在一个优选的实施方式中,其中最终的电阻校准系数通过将电压校准公式代入电阻线性校准公式得到,具体公式如下:

    17、

    18、其中,r′表示校准后的电阻值,即经过校准后最终得到的电阻测量值;k是一次线性校准系数,用于调整电阻测量值的比例;α是转换系数,用于将电压转换为电阻值;是求和符号,表示对从i=0到i=n的所有项进行求和;ai是电压的i阶校准系数,用于修正不同阶次的电压读数;vi表示未校准的电压读数的i次幂;n是多项式的最高阶次,表示校准公式中包含的最高次幂;b是零次项校准系数,用于修正电阻测量值的偏移量,通过对电压进行多项式校准并将其代入线性校准公式,结合线性校准系数和偏移量的调整,最终得到准确的校准电阻值。

    19、在一个优选的实施方式中,其中零次项校准系数的计算如下:

    20、a0′=kα-1a0+b

    21、其中a0′为校准后的零次项系数,a0为初始校准系数,α是转换系数,k和b为线性校准系数。

    22、在一个优选的实施方式中,先读取电阻值两端的原始压降v,带入转换系数α,计算原始电阻值rraw,公式如下:

    23、rraw=αv。

    24、在一个优选的实施方式中,将原始电阻值rraw带入校准公式,得到校准后的电阻值r′,公式为:

    25、

    26、在一个优选的实施方式中,校准后的电阻值r′与电压v之间的关系通过以下公式表示:

    27、

    28、本发明的技术效果和优点:

    29、1、提高校准精度:本发明通过对电压进行多项式校准,并结合少量标准电阻值校准的方法,显著提高了电阻测量的校准精度,传统方法中,由于校准点有限,无法有效修正非线性误差,导致测量精度受限,而本发明的方法通过在不同电压点进行多阶校准,使得校准后的电阻测量更加准确,满足高精度测量的要求;

    30、2、简化校准过程:本发明在确保校准精度的同时,简化了校准过程,通过结合少量标准电阻值校准,可以在有限的校准点条件下,实现对整个量程内的精确校准,与传统需要多个电阻值校准的复杂过程相比,本发明的方法更加简便、高效,同时减少了校准时间和操作难度,提高了校准效率,适用于实际生产和使用中的快速校准需求;

    31、3、适用范围广泛:本发明的方法适用于各种类型和型号的模块化数字万用表,不受限于具体型号或测量范围,通过多项式校准和线性校准的结合,无论是低阻值还是高阻值的测量,都能实现高精度校准,满足不同应用场景的需求,这使得本发明的方法具有广泛的适用性和通用性,能够在多种测量环境中发挥作用;

    32、4、克服现有技术局限:现有技术中,高精度校准仪在电阻输出方面常常只能提供有限的几个固定电阻值,导致电阻测量的校准精度受到限制,本发明通过多项式模型校准电压值,并利用少量电阻校准点,克服了这一局限,确保了高精度电阻测量校准的实现,这样不仅提升了测量的准确性,还降低了对校准仪器的依赖性,具有重要的实际应用价值;

    33、5、提高产品竞争力:通过采用本发明的方法,可以大幅提升模块化数字万用表的测量精度和可靠性,增强产品在市场上的竞争力,高精度的校准能力使得产品在高要求测量场景中的表现更加出色,满足了客户对精度和稳定性的严格要求,与此同时,简化的校准流程和高效的校准方法也降低了生产和维护成本,提高了产品的经济效益,助力企业在激烈的市场竞争中取得优势地位。



    技术特征:

    1.一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:其中电压的非线性校准模型通过对未校准的电压读数进行多项式拟合得到,公式为:

    3.根据权利要求2所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:其中电阻值的计算是基于校准后的电压值,公式如下:

    4.根据权利要求3所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:通过校准后的电阻值与未校准的电阻值进行线性校准,公式如下:

    5.根据权利要求4所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:其中最终的电阻校准系数通过将电压校准公式代入电阻线性校准公式得到,具体公式如下:

    6.根据权利要求5所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:其中零次项校准系数的计算如下:

    7.根据权利要求6所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:先读取电阻值两端的原始压降v,带入转换系数α,计算原始电阻值rraw,公式如下:

    8.根据权利要求7所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:将原始电阻值rraw带入校准公式,得到校准后的电阻值r′,公式为:

    9.根据权利要求8所述的一种模块化万用表电阻测量校准的方法,其特征在于:校准后的电阻值r′与电压v之间的关系通过以下公式表示:


    技术总结
    本发明公开了一种模块化万用表电阻测量校准的方法,具体涉及电阻测量校准领域,包括:首先测量电阻两端的原始电压值,通过电压值来计算电阻值;然后使用校准仪对万用表各个电压挡位进行2阶及以上多项式校准,得到各电压挡位的非线性校准模型;在电阻测量功能的任何一个挡位,仅校准2~3个标准电阻值;根据上述校准值修正高阶多项式的0、1阶系数,以使总体电阻误差最小;通过校准电压值并利用少量电阻值校准,显著提高了电阻测量的准确性和效率;本发明的方法能够显著提高电阻测量的校准精度,解决现有技术中的非线性误差问题,并通过简单的校准过程实现高效、精确的电阻测量校准,适用于多种高精度电阻测量应用。

    技术研发人员:金玮,汤智磊,王世峰,李文林
    受保护的技术使用者:上海简仪科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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