采集多功能校准仪输出的毫伏信号不稳定，怎么办？

只看该作者 · 2019-4-2 15:39

本帖最后由 batiafu 于 2019-4-2 15:42 编辑

项目用来测量太阳辐射表的输出信号（毫伏级），采集芯片为AD7793，24位AD，差分输入。

开启辐射光源，用万用表测量辐射表输出信号为1.410mV。用采集板测量，结果基本稳定在1.39-1.40mV，小数点第三位跳动;
信号线为2芯屏蔽线，屏蔽层在辐射表一端接外壳。在电路板一侧，屏蔽层接地。

现为了测量采集板的精度，找来一个多功能校准仪，输出2mV信号到采集板，采集很不稳定，波动几十mV。
把表笔换为辐射表用的2芯屏蔽线，屏蔽层在电路板侧接地，采集仍然不稳定。尝试屏蔽层接大地，也不行。

请教大家，应该如何测量校准信号？

只看该作者 · 2019-4-2 15:57

多功能校准仪的供电是220VAC？如果是，找个隔离变压器，把220VAC隔离一下。
另外，采集很不稳定的时候，用万用表并联上去，看看万用表的读数。如果万用表也跳动，那就不是采集板的问题。

只看该作者 · 2019-4-2 16:09

william008 发表于 2019-4-2 15:57
多功能校准仪的供电是220VAC？如果是，找个隔离变压器，把220VAC隔离一下。
另外，采集很不稳定的时候，用 ...

有隔离电源，不起作用。采样一直不稳定。万用表测量校准仪输出是稳定的

只看该作者 · 2019-4-2 16:16

batiafu 发表于 2019-4-2 16:09
有隔离电源，不起作用。采样一直不稳定。万用表测量校准仪输出是稳定的 ...

那说明你的采集板抗干扰能力不行。
可以限制采集板的带宽来滤掉噪声，比如加低通滤波器，运放反馈回路加补偿电容，等等

只看该作者 · 2019-4-2 16:35

william008 发表于 2019-4-2 16:16
那说明你的采集板抗干扰能力不行。
可以限制采集板的带宽来滤掉噪声，比如加低通滤波器，运放反馈回路加 ...

用的AD7793直接采集，前面加了电阻电容一阶滤波。

只看该作者 · 2019-4-2 16:36

batiafu 发表于 2019-4-2 16:35
用的AD7793直接采集，前面加了电阻电容一阶滤波。

没有电路图，帮不了

只看该作者 · 2019-4-2 23:48

先看看你的源的噪声有多大。

只看该作者 · 2019-4-3 08:41

校准仪外壳与电路板地连接，把电阻电容的截止频率设置到20赫兹，就比较稳定了。

只看该作者 · 2019-4-3 14:12

这么小得信号，不加放大电路？

只看该作者 · 2019-4-4 10:40

本帖最后由 batiafu 于 2019-4-4 10:58 编辑

lidesen1985 发表于 2019-4-3 14:12
这么小得信号，不加放大电路？

好多成品的采集器，都是直接用AD芯片采集的。

从实际效果看，也可行。0.01mV-10mV信号采集与六位半万用表基本一致。误差小于5uV.

目前系统连接为：  高精度电压源输出到六位半万用表，同时经过两芯屏蔽线接入采集板，高精度电压源的外壳接大地，输入信号线的屏蔽层接电路板的地。

测量不稳定，把刚刚的现象我描述一下：
  1）刚刚上电，电压源输出0mV,万用表显示0.010-0.011mV,采集板输出数据为0.007-0.008mV.
      之后，分别调整电压源输出0.01,0.02,0.05,0.1,0.5,1.0,2.0,10.0mV,这个过程有20多分钟，采样板输
      出的信号基本都是电压源输出值加几个uV值，瞬间跳动在1,2个uV.  过程一直正常。
2) 但当输出调节到110mV时，输出值为110.104mV，然后缓慢下降，5分钟后，下降到107.600mV. 而万用表输出一直为110.102mV.
3) 这时，我用手捏住屏蔽层，采样板输出值就开始上升，很快就上升到110.103mV,且能保持住，跳动2uV。保持这个状态几分钟，输出一直正常。
4）手松开信号线屏蔽层，输出正常。离开20分钟。
5）回来看输出信号，第一眼看时，输出110.102mV,但之后就开始下降。离开20分钟。再看，下降到98mV.
6) 这时用手捏住屏蔽层，输出值瞬间变为83mV,之后慢慢上升，2分钟后上升到90mV。
7）松手屏蔽线屏蔽层，这时候调整电压源：
      (电压源输出)             （采样值）
      110.0mV                      88.xmV
      100.0mV                      85.xmV
      90.0mV                         87.1mV
      80.0mV                         76.1mV
      70.0mV                         68.xmV
      60.0mV                         58.xmV
      50.0mV                         50.005-50.006mV
50mV输出稳定 10分钟后，仍然输出 50.005-50.006mV

奇怪，稳定的时候，挺长时间也正常。昨天下午有段时间，1mV-110mV都正常。大概有一个小时。期间，各个档位电压采集都正常且没有下降现象。

但上述现象的的确确存在。却存在时，采集板断电，再上电都不能恢复正常；采样值下降后用手捏住信号线的屏蔽层，会有升高；采样值下降后，采集板的地接大地（电压源外壳接大地），也不行。

只看该作者 · 2019-4-4 10:51

原理图

只看该作者 · 2019-4-4 14:00

你的输入端对地是浮动的，没有直流偏置。AD7793 内部的直流偏置打开了么？

只看该作者 · 2019-4-4 16:43

本帖最后由 batiafu 于 2019-4-4 18:10 编辑

william008 发表于 2019-4-4 14:00
你的输入端对地是浮动的，没有直流偏置。AD7793 内部的直流偏置打开了么？
...

打开直流偏置，确实没有慢慢偏移的情况了，但是测量精度大大降低了。 0输入时输出1-2毫伏，40毫伏输入时输出42毫伏。且瞬时波动在零点几毫伏。

后来在滤波电容上并联一个大电阻，不使能AD7793的偏置电压，这时也有不稳定漂的现象。但是稳定的时候，输出很准。波动2-3uV.

是不是使能偏置电压后，电源不稳的因素加入进来了？

只看该作者 · 2019-4-8 13:18

batiafu 发表于 2019-4-4 16:43
打开直流偏置，确实没有慢慢偏移的情况了，但是测量精度大大降低了。 0输入时输出1-2毫伏，40毫伏输入时 ...

注意看手册。你加电阻到地的方式，实际上是施加0V的共模电压。手册要求最低0.5V，所以你这个方法不可行。

只看该作者 · 2019-4-8 13:21

batiafu 发表于 2019-4-4 16:43
打开直流偏置，确实没有慢慢偏移的情况了，但是测量精度大大降低了。 0输入时输出1-2毫伏，40毫伏输入时 ...

手册里没有说内置偏置电压有没有噪声，没说电源抑制是多少。你可以试试把电源滤干净点，或者用额外的参考电源来做偏置。

只看该作者 · 2019-4-8 13:24

batiafu 发表于 2019-4-4 16:43
打开直流偏置，确实没有慢慢偏移的情况了，但是测量精度大大降低了。 0输入时输出1-2毫伏，40毫伏输入时 ...

如果加了偏置，引起的误差是稳定的，你可以用软件修正。
但是，如果信号源的内阻不大，偏置引起的误差也应该不大。检查一下信号源吧

只看该作者 · 2019-4-8 13:29

william008 发表于 2019-4-8 13:24
如果加了偏置，引起的误差是稳定的，你可以用软件修正。
但是，如果信号源的内阻不大，偏置引起的误差也 ...

加上偏置后，用辐射表测量，或者用电压源测量，都波动的厉害。采集板接大地后，会好一些。但是也有几百uV的波动。

辐射表是热电堆输出，用其他厂家的模块采集，就很稳定。应该不是信号源的问题。

只看该作者 · 2019-4-8 13:35

william008 发表于 2019-4-8 13:18
注意看手册。你加电阻到地的方式，实际上是施加0V的共模电压。手册要求最低0.5V，所以你这个方法不可行。 ...

嗯。一开始的现象就是共模电压范围异常导致的波动吧。

只看该作者 · 2019-4-10 08:58

加入基准源（两个输入端对基准源各接一个电阻），采样值会稳定，波动在2-3uV. 没有漂的现象。

问题基本解决。

但接着又发现，接辐射表时，采样值有时与六位半万用表测量的差2-3uV, 有时差十几uV（测量1mV时，室温），万用表测量的是电路板输入端。

只看该作者 · 2020-4-29 13:48

楼主你的问题解决了吗？我现在也遇到这个问题了。

采集 多功能校准仪输出 的毫伏信号不稳定，怎么办？

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