使用標準信號檢測 VM振弦采集模塊測量精度對比

（1）電源
1.1VDD 引腳電源
必須使用 LDO 穩壓或者低紋波線性電源， LDO 推薦使用 AM1117_3.3V 芯片，測試時發現 SPX 生產的 LDO會造成非常嚴重的干擾（其它品牌應該也會有類似的問題）。
1.2VSEN 引腳電源
單通道模塊時， VSEN 可以不連接（因為不需要激勵傳感器），避免連接電源產生不必要的干擾。多通道模塊時， VSEN 必須連接（因為通道切換需要這個電源），和 VDD 一樣，必須使用低紋波的 LDO 或者線性電源。
（2） 接地
VM 模塊的 GND 必須嚴格的接地，必須核實所接的地線的有效性（有些場所的地線端子要么是擺設，要么接地電阻過大而沒有作用）。接地不嚴格，造成的干擾可能會是致命的，無法測量頻率。
（3） 接觸
一定不要為了方便使用彈簧針、插拔連接的形式連接電源、通訊線、信號線，這種連接有接觸不良隱患、也會產生一些隨機的接觸電阻（當測量 NTC 電阻時，這種隨機電阻影響非常嚴重）。
（4） 測試設備
4.1 頻率標準信號
一般是信號發生器， 信號發生器要嚴格接地。檢測機構或者各種行業規范中，通常是要求使用 5mV~10mV 的正弦信號連接到送檢的設備（VM 模塊），如果地線連接不可靠，交流電中的噪聲會耦合到信號線，這種噪聲的幅值遠大于正弦信號幅值，會造成檢測失敗。
4.2 溫度標準信號
一般是使用已知的電阻連接到 VM 模塊，用已知電阻對應的理論溫度和模塊測量到的溫度值進行比較，兩個溫度的差就是“VM 模塊的溫度測量誤差” 。
（5） 真值
真值是檢測任何設備測量精度的基礎條件，真值不能用信號發生器號稱的誤差來衡量、不能用電阻標稱的阻值來衡量。獲取真值最可靠的辦法是使用比要檢測精度更高一個數量級的儀表去測量。例如：電阻的值必須要用 6 位半或者更高精度的儀表測量后才能確定真實的電阻到底是多少。信號發生器也必須用一個更高精度的頻率測量設備檢測后才可以使用。如果“真值” 是不可靠的，那么對任何設備的精度檢測工作，都會是徒勞的。

檢測VM振弦采集模塊測量精度

頻率精度檢測

頻率精度檢測流程

在 VMTool 工具內，進行以下參數設置（基于默認參數）激勵方法：低壓掃頻法-步進法。勾選“強制激勵”復選框。期望采樣： 200，補采樣 10 次。

如果條件允許時，就盡量減少數字接口的頻繁通訊，最好設置模塊的“自動上傳” 寄存器的 bit11 為 1，即：自動上傳高分辨率頻率值，上位機僅僅作為一個接收機（不向 VM 模塊發送任何指令）。下面是使用 VM501 的實測數據（自動上傳高精度頻率值），單位為 Hz。（環境溫度 25℃左右）

VM振弦采集模塊測量實測數據

溫度（NTC） 精度檢測

溫度精度檢測流程

單通道 VM 模塊的溫度檢測 ，下面是使用 VM501 的實測數據（環境溫度 25℃左右）， 電阻真值： 6 位半測量得到的電阻值。

VM振弦采集模塊測量實測數據

多通道 VM 模塊的溫度檢測

多通道 VM 模塊使用了通道切換電路，在測量線路上會存在一定的等效電阻。因為生產和材料的差異性， VM模塊在出廠時未對每個模塊做精確的通道切換電阻修正，所有模塊均采用了一個固定的經驗電阻值來修正外接的 NTC 電阻值，故此多通道模塊在測量溫度時會存在一定的電阻測量差異（電阻加常數），導致最終的溫度測量值比單通道的 VM501 模塊誤差稍大（尤其是小電阻值時）。

多通道實測數據

本表中的測量值未經過任何修正，是真實的測量值。 VM604 為隨機選取，未經篩選。

多通道切換電阻的修正

使用$STLR 指令可以修改切換通道電路的電阻值，向上表中的 VM604 模塊發送指令$STLR=90 電阻修正后的測試數據如下表

電阻修正

如果知道通道切換電阻應修正為多少？

先用指令修改為 120，觀察測量值，如果希望測量值能夠更高一些，則用指令修改為比 120 大的值，反之就需要修改為比 120 小的值，直到測量值與理論溫度在全范圍內相符（應重點觀察小電阻時的匹配度）。

小結論：

①VM 模塊測量電阻的精度是完全沒有問題的，這一點可以通過 VM501 的溫度測量結果數據表中得到證明。同時，經過通道切換電阻修正后的 VM604 的測量數據也可以證明。

②多通道振弦模塊中，各個通道的一致性非常好，同一個電阻分別連接到不同的通道上，可以得到幾乎相同的測量值。

頻率與溫度的多項式修正
VM 振弦采集模塊自 SF3.51 版本開始，新增加了頻率和溫度的多項式修正功能。測量、計算完成后的頻率值和溫度值，經過一個 2 次多項式進行修正，最終更新到頻率和溫度寄存器。
（下式中，加常數 A 的單位為 Hz 和℃）

計算公式

注意： VM 振弦采集模塊不進行頻率、溫度修正時，即可以保證頻率 0.1Hz、溫度 0.5℃的絕對精度，多項式修正僅用于微小的調整使用。當出現測量值與預期值相差較大的情況時，應排查造成誤差的原因，不應該直接用參數進行修正。

注意：溫度修正僅適用于 NTC 熱敏電阻類型的溫度傳感器。一般來說，經過多項式修正以后，在全范圍內，測量值與理論值就幾乎完全一致。

審核編輯 黃昊宇