ICS17.220.20 N 22 中华人民共和国国家标准 GB/T 38888—2020 数据采集软件的性能及校准方法 Performance and calibration methods for data acquisition software 2020-12-01实施 2020-06-02发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T38888—2020 目 次 前言 引言 1 范围 2 规范性引用文件 3术语和定义、符号和缩略语· 3.1 术语和定义 3.2 符号和缩略语 1测试软件的通用性能要求 4.1 测试程序和测量不确定度估计 4.2 ADM的通用要求 4.3 参数的描述 4.4 可测量参数的测试方法 硬件功能校准 5 18 5.1 总则 18 5.2 内建校准信息 18 5.3 硬件调整的一般测量 19 5.4 自调节硬件 6软件校准方法· 19 6.1 总则： 61 6.2 校准应用程序编程接口（API) 19 6.3 自校准方法 20 6.4 外部校准方法 7校准程序 20 附录A（规范性附录） 通过方法B进行静态测试的伪代码和数值示例.· 21 附录B（资料性附录） ADM特征 34 附录C（资料性附录）模块化DAQ系统不确定度的计算示例 39 GB/T388882020 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国电工仪器仪表标准化技术委员会（SAC/TC104)归口。 本标准起草单位：哈尔滨电工仪表研究所有限公司、国网山东省电力公司电力科学研究院、国网江 苏省电力有限公司电力科学研究院、丹东华通测控有限公司、厦门一希智能科技有限公司、国网四川省 电力公司计量中心、云南电网有限责任公司计量中心、黑龙江省电工仪器仪表工程技术研究中心有限公 司、浙江晨泰科技股份有限公司、国网天津市电力公司电力科学研究院、深圳市江机实业有限公司、深圳 市科陆电子科技股份有限公司、许继集团有限公司、深圳市星龙科技股份有限公司、华立科技股份有限 公司、国网四川省电力公司电力科学研究院、国电南瑞科技股份有限公司、浙江万胜智能科技股份有限 公司、杭州西力智能科技股份有限公司、西安久鑫长物联网科技有限公司。 本标准主要起草人：姜滨、赵斌、陈闻新、王清、韩桂菊、周超、刘海波、林宏松、张翔、沈鑫、高榕徽、 郭闯、吕金、段锋、胡青波、王乙童、闫锋、黄建钟、曾仕途、赵智辉、王凯、李兆刚、李克、段春芳。 Ⅲ GB/T38888—2020 引言 全自动测量系统已广泛应用在制造业测试、研究及涉及测量的各个领域。测量自动化实现了广泛 的数据共享、仪器间通信和远程测量控制。多功能数据采集设备（DAQ）则满足了这些测量需求。DAQ 依靠标准的计算机技术，使得测量系统开发人员能够充分利用开放的计算机标准。DAQ进行的测量是 准确并可溯源的。要保证测量完整性，不仅需要为测量硬件制定标准，而且还需要为校准硬件的软件制 定标准。 IV GB/T38888—2020 数据采集软件的性能及校准方法 1范围 本标准规定了数据采集软件的性能特征及校准方法。 本标准涵盖： DAQ制造商提供描述DAQ的模数转换模块（ADM)性能的最小规范； 一用来验证最小规范要求的标准试验策略； 一存储在DAQ上的ADM所需的最低校准信息； -DAQ的ADM的外部校准和自校准的最低校准软件要求。 本标准适用于低频信号转换的DAQ。 示例：应用在设备控制、振动测量、振动诊断、声学、超声波测量、温度测量、压力测量、电力电子测量等方面的低频信 号转换。 2 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T27025—2008检测和校准实验室能力的通用要求（ISO/IEC17025：2005，IDT） ISO/IECGUIDE98-3：2008测量不确定度第3部分：测量不确定度表示指南（Uncertaintyof measurementPart 3:Guide to the expression of uncertainty inmeasurement) IEC60748-4：1997半导体器件集成电路第4部分：接口集成电路（Semiconductordevices Integrated circuits—Part 4:Interface integrated circuits) 模拟/数字转换器 (ADC)的动力学标准（Semiconductordevices—Integratedcircuits—Part 4-3：Interface integratedcir- cuits-Dynamic criteria for analogue-digital converters(ADC)) 3术语和定义、符号和缩略语 3.1术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 模数转换模块 analogue to digital module 多功能数据采集设备的模拟输入。 3.1.2 应用程序接口 application program interfacel 标准化的子程序或函数集合以及程序能调用的参数。用于数据采集设备的应用程序接口充许程序 员用来交互和控制设备的操作。 1 GB/T38888—2020 3.1.3 编码转换电平codetransitionlevel 在两个相邻输出编码之间转换点处的ADM的输入参数值 注：作为一个输入值的转换点，这一输人值会导致50%的输出编码小于转换的上层编码，50%大于或等于转换的上 层编码。转换电平T门位于编码k一1和编码k之间。 3.1.4 数据采集设备 data acquisition device 用于输入或收集数据的设备。 注：多功能DAQ依靠个人电脑（商用PC、工业PC、紧凑型PCI、笔记本等）进行控制。这些设备的设计目的为满足 测量系统的一般需求，而非用于特定类型的测量。DAQ通常提供多种测量模式，如模拟输入、模拟输出、数字 输人、数字输出和计时器功能。本标准仅涉及DAQ的ADM。 3.1.5 台阶中心值 midstepvalue 步中心的模拟值。 注：不包括模拟值总范围两端的步。对于步的末端，步中心值为当相邻步转换的模拟值被适当地减小或放大步长 的标称值一半时产生的模拟值 3.1.6 标称台阶中心值 nominal midstep value 由相应的数字输出编码理想地表示并摒除错误的步内的规定模拟值。 3.1.7 额定工作条件 rated operating conditions 在测量期间应满足的一组条件，以确定测量不确定度参数的有效性。 3.1.8 步step 模拟输入值的小数范围和相应的数字输出值。 3.1.9 步长 stepwidth 对应一步的模拟值范围两端之间差值的绝对值。 3.2 2符号和缩略语 3.2.1缩略语 下列缩略语适用于本文件。 ADM：模数转换模块（analoguetodigitalmodule) API：应用程序接口（applicationprograminterface） CMRR：共模抑制比（commonmoderejectionratio) DAQ：数据采集设备（cataacquisitiondevice） DIFF：差分（differential) DNL：差分非线性（differentialnon-linearity） ENOB：有效比特位数（effectivenumberofbits） FS：满量程（full scale） INL：积分非线性(integral non-linearity) LSB：最低有效位（least significantbit) NRSE：非参考单端（non-referencedsingleended) 2 GB/T38888—2020 PC：个人电脑（personalcomputer） RSE：参考单端（referencedsingleended) SFDR：无杂散动态范围（spuriousfreedynamicrange) SINAD:信纳比(signal to noise and distortion) 3.2.2符号 下列符号适用于本文件。 Vrs：满量程电压。 Vrsnom：标称满刻度电压范围。 VrsR：实际满量程电压范围。 Vz：零点电压。 Vzs:零刻度电压。 4测试软件的通用性能要求 4.1 测试程序和测量不确定度估计 提出的一组通用规范，针对不同制造商生产的ADM,可用于比较两个DAQ的ADM。包含一组可 以并行比较ADM功能的核心信息。 DAQ应满足它们发布的规范。如果需要验证这些规范，可通过测试ADM的步骤来确认DAQ的 规范。 DAQ的ADM的测量不确定度应符合4.2的规定 4.2 ADM的通用要求 描述ADM的最小子集基本参数应包括： 通道数量； 输人类型； 一满量程输人范围； 一过电压保护； 分辨力； 采样率； 输人阻抗； 一最大工作电压； 额定工作条件。 可测量的参数应按照以下内容被测试： 不确定度的增益分量； 偏移； 共模抑制比； 增益和偏移的温度漂移； 积分非线性； 差分非线性； 一噪声； 稳定时间； 一通道切换误差； 3