汽車電子測試包含了AV和EV 兩大方面，具體涉及車載以太網(wǎng)、數(shù)據(jù)總線、汽車?yán)走_(dá)，電池充放電等測試。這些測試項目會用各種類型的儀器設(shè)備，來完成各方面的應(yīng)用測試。為了更好的使用和保障儀器穩(wěn)定的工作狀態(tài)，掌握正確的使用方法，您將事半功倍。

是德科技資深服務(wù)工程師用他十多年的工作經(jīng)驗，幽默詼諧的風(fēng)格，給你講述如何做好儀器的日常維護(hù)與保養(yǎng)，延長儀器的使用壽命，提高工作效率。

您見過儀器被燒毀的樣子嗎？您是否留意到那些遭到破壞的小小連接頭？您會正確使用力矩扳手嗎？您的插線板需要特別的講究嗎？靜電與濕度有什么關(guān)系？

儀器內(nèi)部的景象可能會讓你大吃一驚！帶著這些問題，工程師幫您找到答案！

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《降低測試風(fēng)險及改善產(chǎn)品質(zhì)量》

或許你從來都沒想到過，什么讓你夜不能寐？

低質(zhì)量或不完整的校準(zhǔn)可能導(dǎo)致測量出現(xiàn)重大誤差。如果測試儀器未按照技術(shù)指標(biāo)工作，開發(fā)產(chǎn)品的時間可能會超出你的預(yù)期，生產(chǎn)線上的良品產(chǎn)量可能會非常低。

如果你的測試儀器在校準(zhǔn)時沒有達(dá)到你所依賴的指標(biāo)，那么你所測試的產(chǎn)品、器件便會陷入風(fēng)險之中。這個風(fēng)險可能會造成高昂的代價。詳細(xì)的校準(zhǔn)報告是驗證你的儀器是否符合技術(shù)指標(biāo)的唯一方式。閱讀此電子書可幫助你降低風(fēng)險，測試更放心。

為什么要進(jìn)行校準(zhǔn)？

電子儀器保證的技術(shù)指標(biāo)，通常依賴于在微處理器控制下的微調(diào)硬件的能力，例如放大器增益、濾波器轉(zhuǎn)角頻率、直流偏置和其它在生產(chǎn)過程中進(jìn)行了調(diào)整的功能。隨著時間的推移，由于測量環(huán)境的變化和元器件逐漸老化，這些電子儀器的指標(biāo)可能會發(fā)生漂移。有時候，這種漂移在時間上呈線性趨勢，如圖 1 所示。有時候則會突然出現(xiàn)改變。同樣，扭矩扳手或高精密溫度計，也可能會由于使用方式不當(dāng)（或損壞）而改變測量結(jié)果。

對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)的意義在于精確測量當(dāng)前性能，消除這樣的疑慮：“它現(xiàn)在還適合使用嗎？”；“我還能繼續(xù)信賴廠家保證的這些技術(shù)指標(biāo)嗎？”。其實，測量意義很重大。你會基于測量，做出合格和不合格的判斷。

適當(dāng)?shù)亩ㄆ谛?zhǔn)，可識別出任何超差的測試設(shè)備指標(biāo)漂移，并及時對其進(jìn)行調(diào)整，確保您能依賴您的測試設(shè)備，做出合格/ 不合格判斷、或定位設(shè)計上的問題。

圖 1 — 儀器指標(biāo)出現(xiàn)漂移導(dǎo)致超差需要調(diào)整

什么是校準(zhǔn)？哪些方面需要校準(zhǔn)？

簡單定義

校準(zhǔn)是指，定期使用可通過國家計量機(jī)構(gòu)（NIST、NPL、PTB、NMU、CNAS

等）溯源到國際單位制（SI）的、具備更高性能的實驗室標(biāo)準(zhǔn)件，測量儀器的實際性能，以驗證技術(shù)指標(biāo)的過程。

根據(jù)服務(wù)提供商和設(shè)備的類型，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器超出技術(shù)指標(biāo)時，此校準(zhǔn)服務(wù)可能包括調(diào)整。調(diào)整電子儀器通常需要精通其內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)和涉及到的專有知識，因此通常只有原廠（即OEM）能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行調(diào)整。尺寸標(biāo)準(zhǔn)件無法進(jìn)行調(diào)整，例如量塊，在磨損嚴(yán)重時只能進(jìn)行更換。機(jī)械扭矩扳手通常在需要時可以調(diào)整。

為什么需要校準(zhǔn)？

很簡單。您所使用并依賴其保證技術(shù)指標(biāo)的任何儀器都需要進(jìn)行定期校準(zhǔn)！

正式定義

校準(zhǔn)是指在特定條件下進(jìn)行的一組操作：第一步，確定由測量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值（及其測量不確定度）與相應(yīng)示值（及其測量不確定度）之間的關(guān)系；第二步，使用此信息確定示值與所獲得的測量結(jié)果間的關(guān)系。 

主要觀點：

在校準(zhǔn)過程中，精確測量當(dāng)前性能是不可被取代的。

儀器超出技術(shù)指標(biāo)將有何后果？

很多人（當(dāng)然不是所有人）認(rèn)為，當(dāng)他們把儀器送去校準(zhǔn)時，校準(zhǔn)服務(wù)包含把儀器的指標(biāo)調(diào)整“至容許區(qū)間的中間”。這是不對的！請見圖 2 中的校準(zhǔn)和維修流程圖。

校準(zhǔn)實驗室會運行一系列的性能測試。如果你的儀器“收到時”的指標(biāo)被認(rèn)定在技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)，你將會收到一份指示其“合格”的報告。

如果一臺儀器經(jīng)認(rèn)定超出技術(shù)指標(biāo)（或指標(biāo)超差），服務(wù)提供商可能會執(zhí)行調(diào)整。注意對于很多現(xiàn)代電子儀器，調(diào)整需要復(fù)雜的迭代外部測量和計算，以便在改變內(nèi)部 DAC 設(shè)置時對儀器進(jìn)行表征。

主要觀點：

在選擇校準(zhǔn)供應(yīng)商之前，請要求他們對你的儀器做個全面評估，并詢問當(dāng)儀器指標(biāo)超差時，他們對哪些儀器能夠執(zhí)行調(diào)整。對于他們必須返回原儀表廠家（OEM）的儀器，是否視為“維修”（額外時間/ 額外成本）。

當(dāng)供應(yīng)商確定能執(zhí)行調(diào)整時，您應(yīng)期望收到兩份測量結(jié)果，一份是您提交儀器時儀器的初始性能測量結(jié)果，一份是調(diào)整之后執(zhí)行測量的結(jié)果。這樣您就能確定在使用指標(biāo)超差儀器時，合格/ 不合格判斷對您產(chǎn)品的影響。第二個測量報告，第二個測量報告為“完成時”的報告，是表示儀器適合繼續(xù)使用的證據(jù)。

圖 2 — 校準(zhǔn)和維修流程圖顯示調(diào)整

什么是測量不確定度（MU）?

任何測量都無法做到完美，因為它們都會包含誤差和不足。工程師們在將儀器投入其測試系統(tǒng)之前，會仔細(xì)查看其精度技術(shù)指標(biāo)。系統(tǒng)精度通常是在綜合所有潛在測量誤差源后所做出的工程評測。在校準(zhǔn)過程中，國際標(biāo)準(zhǔn)2 需要確定儀器測量時所包括的各種誤差和不精確測量的因素。這些因素造成了所謂的“測量不確定度”（MU）。因此，盡管測量不確定度聽上去有點陌生，您可將其當(dāng)作在校準(zhǔn)過程中，綜合了各個誤差源的標(biāo)準(zhǔn)偏移評測。簡言之，它就是指測量不精確度。

大的校準(zhǔn)不確定度增加了您的儀器以超差狀態(tài)運作，導(dǎo)致測量誤差影響設(shè)計質(zhì)量或性能的風(fēng)險。由于校準(zhǔn)的測量不確定度影響您整個測試系統(tǒng)的精確程度，因此了解什么是測量不確定度，并且保持其在較低水平，能節(jié)省您的成本和測試時間。如圖 3 中曲線下方的紅色區(qū)域所示，較小的測量不確定度會降低您超出技術(shù)指標(biāo)的風(fēng)險。請看實驗室A 和實驗室 B 兩個不同的校準(zhǔn)商所提供的測試結(jié)果。兩者看起來相等。實驗室 A 的測量不確定度（用豎線表示）相對較小。實驗室 B 的結(jié)果中豎線較長，表示其測量不確定度較大。儀器在操作時超出技術(shù)指標(biāo)的風(fēng)險用紅色區(qū)域代表。顯然，實驗室A能提供比實驗室B更小的風(fēng)險。

圖 3 — 測量不確定度的大?。∕U）關(guān)系重大

在校準(zhǔn)過程中，測量不確定度較小，代表您能更自信地判斷您的被測產(chǎn)品是否達(dá)到性能標(biāo)準(zhǔn)，并且降低將“良品”視為不合格產(chǎn)品或?qū)?ldquo;次品”視為合格產(chǎn)品的風(fēng)險。這會提高良品產(chǎn)量，縮短研發(fā)設(shè)計周期。

主要觀點：

您所依賴的真實儀器的精度只能達(dá)到您上一次校準(zhǔn)時的測量不確定度的水平。

正式定義 2

與測量結(jié)果關(guān)聯(lián)的一個參數(shù)，用于表征合理賦予被測量值的分散性。

（也稱為“測量不確定度”）3

3 ISO/IEC 指南 99:2007。國際計量學(xué)詞匯 – 基本和通用概念及相關(guān)術(shù)語。

不能精準(zhǔn)射中靶心（即不精確度）的原因是什么？

– 箭頭：重量、空氣動力特性

– 弓箭手：力量、技術(shù)、競爭力

– 弓：重量、材料

– 目標(biāo)：移動性、大小、距離

– 環(huán)境：風(fēng)速、方向、可視性

只有充分了解這些因素對性能有何影響，并有一個公式來描述它，我們才能計算射中目標(biāo)的概率。

什么是溯源性？

可溯源測量能夠確保制成品和工業(yè)流程的一致性。共同的測量基準(zhǔn)對于產(chǎn)品、服務(wù)和技術(shù)在全球范圍內(nèi)的交接和驗收至關(guān)重要。

溯源性是設(shè)計和制造要面臨的眾多挑戰(zhàn)之一。連接到一個共同標(biāo)準(zhǔn)對于測量相關(guān)性至關(guān)重要，尤其是對于處在不同地理位置的團(tuán)隊更是如此。

簡單定義

測量的溯源是指通過不間斷的比對鏈，連接到公認(rèn)的擁有更高精度的標(biāo)準(zhǔn)。

需要將產(chǎn)品或服務(wù)如何連接到流程、狀態(tài)或時間進(jìn)行記錄。如果該流程是測量，則關(guān)于設(shè)備、程序、不確定度、測試環(huán)境及人員的詳細(xì)信息也都和實現(xiàn)溯源性有關(guān)。

正式定義

溯源性是指“通過文件規(guī)定的不間斷校準(zhǔn)鏈，將測量結(jié)果與參照對象聯(lián)系起來的測量的特性。校準(zhǔn)鏈中每項校準(zhǔn)均會引入測量不確定度”。4

主要觀點：

只要負(fù)責(zé)校準(zhǔn)您的儀器的實驗室能夠證明其可溯源性，在一個國家中對您的原型設(shè)計進(jìn)行的測量就能與您在其他國家的測試系統(tǒng)密切關(guān)聯(lián)起來。

4 ISO/IEC 指南 99:2007 的 2.41 節(jié)。國際計量學(xué)詞匯 – 基本和通用概念及相關(guān)術(shù)語。

標(biāo)準(zhǔn)對校準(zhǔn)重要嗎？

當(dāng)然！說到校準(zhǔn)時，最重要的標(biāo)準(zhǔn)如圖5所示。

圖 5.

注：ILAC是“國際實驗室認(rèn)可合作組織” – 各個認(rèn)可機(jī)構(gòu)間相互承認(rèn)的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)。

幾乎每個人都熟悉 ISO 9001 質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。幾乎所有公司都會遵守。不過，在校準(zhǔn)方面，它包含一些規(guī)范以確保校準(zhǔn)實驗室的工作能力，如何評測不精確度 （現(xiàn)在你知道，這個就是測量不確定度），哪些要包含在校準(zhǔn)報告中等。

對于校準(zhǔn)，ISO/IEC 17025：2005 是單一最重要的國際標(biāo)準(zhǔn)。

它是校準(zhǔn)實驗室能力的國際標(biāo)準(zhǔn)，范圍覆蓋了標(biāo)準(zhǔn)使用的各個方面，校準(zhǔn)程序和相應(yīng)的測量不確定度的開發(fā)，恰當(dāng)?shù)臏y量結(jié)果報告，以及人員培訓(xùn)。ISO 17025 也包括了ISO 9001 中的管理要求。

圖 6 — 國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）的符號

主要觀點：

您并不需要了解全部的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)！但是如果您詢問了您所使用的校準(zhǔn)實驗室所遵循的標(biāo)準(zhǔn)，以及為何他們認(rèn)為遵循該標(biāo)準(zhǔn)對您的儀器保持測量精度非常重要，您將會了解更多相關(guān)知識。

為何認(rèn)可關(guān)系重大？

認(rèn)可，是由獨立的認(rèn)可機(jī)構(gòu)（AB）按照 ISO/IEC 17025 的標(biāo)準(zhǔn)對實驗室實施正式評審，證實其滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的確認(rèn)。

一個實驗室想獲得認(rèn)可，必須提供他們針對所申請的參數(shù)范圍（見下一段）的測量程序和測量不確定度分析的相關(guān)材料。然后，認(rèn)可機(jī)構(gòu)會選擇一名或多名該領(lǐng)域的測量專家擔(dān)任評審員。對于每一項申請參數(shù)，評審員需要評測實驗室所提供的材料、實驗室現(xiàn)場設(shè)施、以及人員能力。通過認(rèn)可的參數(shù)以及實驗室對這些參數(shù)的校準(zhǔn)和測量能力將記錄在實驗室的“認(rèn)可能力范圍”內(nèi)，可以通過詢問該校準(zhǔn)實驗室或在認(rèn)可機(jī)構(gòu)的官方網(wǎng)站內(nèi)查詢到。

請注意，單單通過認(rèn)可并不意味著該實驗室的認(rèn)可能力范圍覆蓋所有的測量能力。事實上，各實驗室的能力范圍差別很大，如圖7所示。例如，ABC 實驗室不能對射頻/ 微波參數(shù)進(jìn)行認(rèn)證，而XYZ 實驗室則可以。

主要觀點：

如果您需要進(jìn)行認(rèn)可校準(zhǔn)，請確保該實驗室針對您的儀器的各項參數(shù)要求已獲得認(rèn)可。

圖 7 — 一份簡單的實驗室能力比較

您相信校準(zhǔn)會切實影響新產(chǎn)品的上市時間和產(chǎn)品產(chǎn)量嗎？

這是真的。無論您是負(fù)責(zé)新產(chǎn)品上市的實驗室經(jīng)理還是負(fù)責(zé)產(chǎn)品產(chǎn)量的生產(chǎn)工程師，校準(zhǔn)都能影響您的績效。

讓我們仔細(xì)計算一下這中間的厲害關(guān)系吧。

校準(zhǔn)對各個團(tuán)隊的影響是不同的。

圖 8 — 校準(zhǔn)對研發(fā)、生產(chǎn)和財務(wù)部門的影響

主要觀點：

你的測量結(jié)果和經(jīng)營成果直接相關(guān)。

校準(zhǔn)如何影響上市時間？

首先推向市場或第一個投產(chǎn)對于很多行業(yè)至關(guān)重要。在無線領(lǐng)域，第一家在不斷發(fā)展的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上實現(xiàn)創(chuàng)新的公司將會在市場中占據(jù)領(lǐng)先地位?？蛻粢蟮募夹g(shù)指標(biāo)可能來自于市場研究或外部標(biāo)準(zhǔn)。無論采用哪種方式，設(shè)計原型在正式投產(chǎn)前必須通過設(shè)計審核，此時測量性能必須高于目標(biāo)規(guī)范，并保證一定的生產(chǎn)利潤。如果設(shè)計未能達(dá)到目標(biāo)測試的及格線，則工程師必須提交新的芯片制造或電路板版圖。重新測試會造成額外的材料制造成本和時間損失，對公司的收益產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響。

那么校準(zhǔn)如何才能發(fā)揮恰當(dāng)作用呢？無論何時在做出合格或不合格判斷時，例如從設(shè)計向生產(chǎn)過渡的節(jié)點，使用超差的儀器帶來的測量誤差，可導(dǎo)致將“良品”誤判為不合格產(chǎn)品，或?qū)?ldquo;次品”誤判為合格產(chǎn)品。

校準(zhǔn)還能確保您的整個設(shè)計鏈到制造團(tuán)隊的數(shù)據(jù)相關(guān)性。這能使團(tuán)隊避免浪費時間查找問題出在何處。

主要觀點：

迅速準(zhǔn)確的故障診斷依賴于您的測量精度。而恰當(dāng)?shù)膬x器校準(zhǔn)將為您提供這種信心。

圖 9 — 設(shè)計到生產(chǎn)

合格/不合格的誤判風(fēng)險。聽起來很糟糕，真的是這樣嗎？

無論您何時測量產(chǎn)品或器件，在對比技術(shù)指標(biāo)做出合格或不合格判斷時，都有可能做出錯誤判斷。測量不確定度越大，落入圖 10 中的深色方框區(qū)域的概率越大。

圖 10 中的縱軸代表著產(chǎn)品的真實狀態(tài)，或者“好”或者“壞”。但我們無法獲悉真實狀態(tài)，只能依賴測量結(jié)果判定，也就是橫軸的指示內(nèi)容。我們希望在大多數(shù)情況下，當(dāng)您判定一個產(chǎn)品是可接受的，它實際上就是如此；或者如果您拒絕了一個產(chǎn)品，您就正確阻止了一件次品流向客戶。

一種較為麻煩的情況是，如果您拒絕了一件實際上合格的產(chǎn)品，您就會需要將其廢棄或返還生產(chǎn)部門進(jìn)行不必要的返工。這就是左上象限代表情況。右下象限代表著“錯誤判定為合格”情況，此時您將一個實際上不合格的產(chǎn)品錯誤地判定為合格產(chǎn)品。在此情況下，您會誤將次品發(fā)送給客戶。如果最初并不明顯，這將可能導(dǎo)致保修、次品更換成本和客戶滿意度問題。如果很多客戶感到失望，您的品牌形象就會受損。

主要觀點：

好的企業(yè)要將“錯誤判定為不合格”及“錯誤判定為合格”的概率維持在盡量低的水平。在最終測試時，您的測量不確定度越小，這些概率才能越低。應(yīng)使用精確儀器并通過定期的適當(dāng)校準(zhǔn)確保它們處于容限之內(nèi)。

圖 10 — 從設(shè)計到生產(chǎn)

測量不確定度決定了您對產(chǎn)品的質(zhì)量判斷落入圖中哪個象限。您可能測試一個良品并且結(jié)果顯示合格，或者測試一個次品并且結(jié)果顯示不合格。這樣很好，但您也可能測試一個良品時，結(jié)果顯示不合格。這時您可能將其廢棄或進(jìn)行不必要的返工。您也可能在測試一個次品時，結(jié)果顯示合格。這對公司更加危險，因為客戶投訴和產(chǎn)品召回將會損害您的產(chǎn)品質(zhì)量形象。

選擇校準(zhǔn)提供商的最明智方式是什么？

您購買測試測量設(shè)備來進(jìn)行特定測試，同時也依賴這些設(shè)備來作出合格/不合格判斷。為確保做出正確判斷，該設(shè)備必須定期進(jìn)行恰當(dāng)校準(zhǔn)。

在這個電子書中，我們探討了校準(zhǔn)的某些重要

方面。當(dāng)您選擇校準(zhǔn)實驗室時，一定要咨詢：

- 他們的程序是如何開發(fā)的？- 他們使用什么設(shè)備作為標(biāo)準(zhǔn)件？- 他們提供什么報告作為工作執(zhí)行的證據(jù)？- 對您的儀器來說，他們的不確定度的范圍有多?。? 如果您需要認(rèn)可校準(zhǔn)，針對您儀器的各項參數(shù)范圍，他們是否已經(jīng)獲得認(rèn)可？- 他們的測量能溯源嗎？

您經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)各個實驗室在這些方面的特征各有不同。

一旦您了解清楚這些校準(zhǔn)相關(guān)的技術(shù)情況，接下來您就能考慮校準(zhǔn)服務(wù)的使用中的其他重要因素。在選擇服務(wù)提供商時，一定要將下列因素也納入決定流程：

- 擁有較小的不確定度，以提高產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和降低廢棄率。

- 成熟、值得信賴、組織良好，并擁有可靠而快速的周轉(zhuǎn)時間，從而減少停機(jī)時間，縮短生產(chǎn)和上市的時間。

- 能夠校準(zhǔn)您的所有設(shè)備，無論來自哪家制造商，由此降低校準(zhǔn)服務(wù)供應(yīng)商選擇的復(fù)雜性。

- 擁有資產(chǎn)管理工具，可以保存校準(zhǔn)證書和數(shù)據(jù)/測試報告，管理服務(wù)需求，能幫助客戶輕而易舉地通過審計！

“校準(zhǔn)僅僅是校準(zhǔn)，對嗎？”

希望在您閱讀和思考了這本電子書中與校準(zhǔn)有關(guān)的內(nèi)容后，您已成為一名熟悉校準(zhǔn)知識的消費者。

是德科技服務(wù)的目標(biāo)是確保您購買的所有儀器物有所值，發(fā)揮其應(yīng)有性能。這些儀器也包括哪些并非我們制造的儀器。正因如此，我們沒有考慮儀器的制造商是誰，每一次都會對儀器的每一個保證的技術(shù)指標(biāo)、每一個選件，都作出精確測量。我們認(rèn)為您不應(yīng)滿足于低水平的校準(zhǔn)。

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