[求助] 求助：ADC转换值和实际测量值之差差异过大？

yhye2world 2017-1-26 13:56 楼主

见附图，有 20组数据：第二列为使用ADC转换后的数字值计算出来的传感器输出电压值；第三列为用台式万用表测量的传感器实际输出值；第四列为前两列之差。两列之差的最大值为0.21844mV，最小值为0.00046mV （0.21844/0.00046 = 479.8，相差 480倍）！也就是说，有时，ADC转换的精度很高，有时却很低。使用的ADC芯片是：ADS1220。请教：测量这20组数据时，使用的是同一个硬件电路，软件配置也一样，为什么会出现这么大差异呢？非常感谢！附图

本帖最后由 yhye2world 于 2017-1-28 23:12 编辑

回复评论（20）

2推荐 littleshrimp

说说你的测量电路和测量方法同意楼上的说法可能是你的方法有问题

点赞 2017-1-26 14:27

2推荐白丁

硬件电路一样?你是仿照台式万用表做的吗？你的计算值是通过ADC采集来的，怎么能算作是计算值呢？两者是否是同时测量呢？如果不同时测量电源存在波动，0.01mV的波动也是正常的吧，即使两者同时测量，也是人工读数吧，这个本身就存在误差啊。看你的误差最大也是出在0.01mV的量级啊

training

点赞 2017-1-26 14:04

2推荐 dontium

单向性偏差可以改变分压电阻的办法解决，离散（随机）性偏差，一般是器件本身的问题，或（和）基准源问题。

点赞 2017-1-26 14:01

5楼 dcexpert

看你的测量结果，其实精度还算可以吧。ADS1220内部基准的精度大概在0.1％，你测量结果精度在0.4％，如果希望得到更高精度，就需要在电源、精准、采样电路部分下功夫了。

另外不能把绝对误差和相对误差混淆了，将绝对误差的变化范围直接比较，意义不大。

点赞 2017-1-26 15:10

6楼 yhye2world

引用: dontium 发表于 2017-1-26 14:01
单向性偏差可以改变分压电阻的办法解决，离散（随机）性偏差，一般是器件本身的问题，或（和）基准源问题。

谢谢版主！

见附图：
1. 没有用分压电阻，传感器信号是经过5.1K电阻后，输入ADS1220的；
2. 基准源使用的是 ADS1220的内部参考电压。

附图

点赞 2017-1-27 01:27

7楼 yhye2world

引用: 白丁发表于 2017-1-26 14:04
硬件电路一样?你是仿照台式万用表做的吗？你的计算值是通过ADC采集来的，怎么能算作是计算值呢？两者是否是 ...

谢谢版主！

1. 硬件电路一样，指的是使用同一个电路；
2. 不是仿照台式万用表做的，是用台式万用表测量的（是我帖子里没说明白，已经把帖子修改过了，抱歉）；
3. 传感器的信号经过 ADS1220转换为数字值后，再把该数字值换算为模拟值，看看转换的是否正确；
4. 是同时测量的；是人工读数的；
5. 传感器输出信号的测量值，和 ADS1220转换后的数字值之差最大值为0.21844mV，最小值为0.00046mV ，两个相差 0.21798mV,不是 0.01mV（如果是0.01mV的话，就可以了

） ;

点赞 2017-1-27 01:37

8楼 yhye2world

引用: littleshrimp 发表于 2017-1-26 14:27
说说你的测量电路和测量方法同意楼上的说法可能是你的方法有问题

谢谢版主！

测量电路见附图；
1. 传感器的信号经过 5.1K的电阻后，输入 ADS1220进行AD转换；
2. 使用的是同一个电路（入股图所示），可是，有时，AD转换后的值和实际测量值比较接近，有时却相差较大。

附图

点赞 2017-1-27 01:41

9楼 yhye2world

引用: dcexpert 发表于 2017-1-26 15:10
看你的测量结果，其实精度还算可以吧。ADS1220内部基准的精度大概在0.1％，你测量结果精度在0.4％，如果希 ...

谢谢版主！

1. 版主说的0.1%，指的是增益的误差吗（见附图一）？
2. 请问，0.4% 是如何得来的？
最差的精度是：ABS( -2.5000-（-2.28156）)/2.5 = 0.087(即8.7%)（见附图二）
3. 以上述第2条为例：
绝对误差为：ABS( -2.5000-（-2.28156）)=0.21844 ；
相对误差为：ABS( -2.5000-（-2.28156）)/2.5 = 0.087
不知道理解是否正确，还请版主指点、轻拍！

附图一

附图二

点赞 2017-1-27 01:58

10楼 johnrey

ADC是多少位的？参考电压多少？由此可以算出量化误差（参考电压除以2^ADC位数），然后再看看那个最大adc测量误差是否超过此值

点赞 2017-1-27 09:08

11楼 ienglgge

应该不是精度的问题，计算值和测量值差别大的那几个位置都在模拟输入的周期的开始或结束点附近。这个周期变化的模拟输入，在当前周期的末尾和下一个周期开始的交界出，是不是有一个斜率比较大的跳变？人工读数和单片机采样，存在小的时间偏差很正常。在模拟输入的周期结束，开始那一段，电压变化相对更快。同样微小的读数时间偏差，就会造成更大的实际偏差。手机打字真费劲。不知有打错的没有。 本帖最后由 ienglgge 于 2017-1-27 10:00 编辑

点赞 2017-1-27 09:57

12楼 littleshrimp

ADC PGA设置了多少？
ADC 速率是多少？
传感器输出的电压在一段时间内是稳定的吗还是波动比较厉害？
你说的同时测量人工读数是同时用人眼读取ADC输出结果和万用表读数吧
如果是的话两次“同时”测量应该会有1秒以上的时差吧
传感器的电压输出在1秒的时间里有没有可能发生0.2mV的跳变？

点赞 2017-1-27 11:08

13楼 dcexpert

引用: yhye2world 发表于 2017-1-27 01:58
谢谢版主！

1. 版主说的0.1%，指的是增益的误差吗（见附图一）？
2. 请问，0.4% 是如何得来的？
...

ADS1220的基准标称是2.048V，变化范围是2.045到2.051，所以精度大致是0.15％。

数据没有每个算，我计算了26.17mv那个，假设万用表的结果是准确的，这样实际精度是0.112/26.17＝0.43％。-2.5那个感觉有些问题，误差比其它超出太多，需要多次测量和分析。

点赞 2017-1-27 14:04

14楼 yhye2world

引用: johnrey 发表于 2017-1-27 09:08
ADC是多少位的？参考电压多少？由此可以算出量化误差（参考电压除以2^ADC位数），然后再看看那个最大adc测 ...

谢谢大侠！

1. ADC是24位的（ADS1220），带符号位;
2. 参考电压是2.048V ;
3. 量化误差：2.048*1000/2^23 = 0.00024mV ;
最大的误差是：0.21844 mV，已远远超过 0.00024mV 。

点赞 2017-1-28 23:35

15楼 yhye2world

引用: ienglgge 发表于 2017-1-27 09:57
应该不是精度的问题，计算值和测量值差别大的那几个位置都在模拟输入的周期的开始或结束点附近。这个周期变 ...

谢谢大侠，言之有理，再研究下

点赞 2017-1-28 23:40

16楼 yhye2world

引用: littleshrimp 发表于 2017-1-27 11:08
ADC PGA设置了多少？
ADC 速率是多少？
传感器输出的电压在一段时间内是稳定的吗还是波动比较厉害？
你 ...

谢谢版主！

1. PGA为：64 ；
2. ADC 速率：45 SPS（45次/秒）；
3. 输入稳定的情况下，传感器输出电压在一段时间内是稳定的（0.01mV是稳定的，0.001mV及后面的有跳变）；
4. 同时测量指的是：
输入压力稳定的情况下，通过串口将 ADC转后的数值打印到PC的串口调试工具上，然后，再读取台式
万用表的测量值；
5. 是的，两次测量时，压力有一个调节及稳定的过程，需要一段时间（大约5分钟吧）；
6. 压力稳定后，不会有0.2mV的跳变的。

点赞 2017-1-28 23:55