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、汽車雷達，電池充放電等測試。這些測試項目會用各種類型的儀器設備，來完成各方面的應用測試。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。

是德科技資深服務工程師用他十多年的工作經(jīng)驗，幽默詼諧的風格，給你講述如何做好儀器的日常維護與保養(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)量或不完整的校準可能導致測量出現(xiàn)重大誤差。如果測試儀器未按照技術(shù)指標工作，開發(fā)產(chǎn)品的時間可能會超出你的預期，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時沒有達到你所依賴的指標，那么你所測試的產(chǎn)品、器件便會陷入風險之中。這個風險可能會造成高昂的代價。詳細的校準報告是驗證你的儀器是否符合技術(shù)指標的唯一方式。閱讀此電子書可幫助你降低風險，測試更放心。

為什么要進行校準？

電子儀器保證的技術(shù)指標，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（或損壞）而改變測量結(jié)果。

對儀器進行校準的意義在于精確測量當前性能，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?shù)亩ㄆ谛剩勺R別出任何超差的測試設備指標漂移，并及時對其進行調(diào)整，確保您能依賴您的測試設備，做出合格/ 不合格判斷、或定位設計上的問題。

圖 1 — 儀器指標出現(xiàn)漂移導致超差需要調(diào)整

什么是校準？哪些方面需要校準？

簡單定義

校準是指，定期使用可通過國家計量機構(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準件，測量儀器的實際性能，以驗證技術(shù)指標的過程。

根據(jù)服務提供商和設備的類型，當發(fā)現(xiàn)儀器超出技術(shù)指標時，此校準服務可能包括調(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行調(diào)整。尺寸標準件無法進行調(diào)整，例如量塊，在磨損嚴重時只能進行更換。機械扭矩扳手通常在需要時可以調(diào)整。

為什么需要校準？

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

正式定義

校準是指在特定條件下進行的一組操作：第一步，確定由測量標準提供的量值（及其測量不確定度）與相應示值（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：

在校準過程中，精確測量當前性能是不可被取代的。

儀器超出技術(shù)指標將有何后果？

很多人（當然不是所有人）認為，當他們把儀器送去校準時，校準服務包含把儀器的指標調(diào)整“至容許區(qū)間的中間”。這是不對的！請見圖 2 中的校準和維修流程圖。

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

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

主要觀點：

在選擇校準供應商之前，請要求他們對你的儀器做個全面評估，并詢問當儀器指標超差時，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）。

當供應商確定能執(zhí)行調(diào)整時，您應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，會仔細查看其精度技術(shù)指標。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。在校準過程中，國際標準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，您可將其當作在校準過程中，綜合了各個誤差源的標準偏移評測。簡言之，它就是指測量不精確度。

大的校準不確定度增加了您的儀器以超差狀態(tài)運作，導致測量誤差影響設計質(zhì)量或性能的風險。由于校準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)指標的風險。請看實驗室A 和實驗室 B 兩個不同的校準商所提供的測試結(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)指標的風險用紅色區(qū)域代表。顯然，實驗室A能提供比實驗室B更小的風險。

圖 3 — 測量不確定度的大小（MU）關(guān)系重大

在校準過程中，測量不確定度較小，代表您能更自信地判斷您的被測產(chǎn)品是否達到性能標準，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)品的風險。這會提高良品產(chǎn)量，縮短研發(fā)設計周期。

主要觀點：

您所依賴的真實儀器的精度只能達到您上一次校準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。國際計量學詞匯 – 基本和通用概念及相關(guān)術(shù)語。

不能精準射中靶心（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：移動性、大小、距離

– 環(huán)境：風速、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。共同的測量基準對于產(chǎn)品、服務和技術(shù)在全球范圍內(nèi)的交接和驗收至關(guān)重要。

溯源性是設計和制造要面臨的眾多挑戰(zhàn)之一。連接到一個共同標準對于測量相關(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，連接到公認的擁有更高精度的標準。

需要將產(chǎn)品或服務如何連接到流程、狀態(tài)或時間進行記錄。如果該流程是測量，則關(guān)于設備、程序、不確定度、測試環(huán)境及人員的詳細信息也都和實現(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。校準鏈中每項校準均會引入測量不確定度”。4

主要觀點：

只要負責校準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計進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)。國際計量學詞匯 – 基本和通用概念及相關(guān)術(shù)語。

標準對校準重要嗎？

當然！說到校準時，最重要的標準如圖5所示。

圖 5.

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

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

對于校準，ISO/IEC 17025：2005 是單一最重要的國際標準。

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

圖 6 — 國際標準組織（ISO）的符號

主要觀點：

您并不需要了解全部的校準標準！但是如果您詢問了您所使用的校準實驗室所遵循的標準，以及為何他們認為遵循該標準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。

為何認可關(guān)系重大？

認可，是由獨立的認可機構(gòu)（AB）按照 ISO/IEC 17025 的標準對實驗室實施正式評審，證實其滿足相關(guān)標準要求的確認。

一個實驗室想獲得認可，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，認可機構(gòu)會選擇一名或多名該領(lǐng)域的測量專家擔任評審員。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)場設施、以及人員能力。通過認可的參數(shù)以及實驗室對這些參數(shù)的校準和測量能力將記錄在實驗室的“認可能力范圍”內(nèi)，可以通過詢問該校準實驗室或在認可機構(gòu)的官方網(wǎng)站內(nèi)查詢到。

請注意，單單通過認可并不意味著該實驗室的認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)進行認證，而XYZ 實驗室則可以。

主要觀點：

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

圖 7 — 一份簡單的實驗室能力比較

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

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

讓我們仔細計算一下這中間的厲害關(guān)系吧。

校準對各個團隊的影響是不同的。

圖 8 — 校準對研發(fā)、生產(chǎn)和財務部門的影響

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)標準上實現(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)指標可能來自于市場研究或外部標準。無論采用哪種方式，設計原型在正式投產(chǎn)前必須通過設計審核，此時測量性能必須高于目標規(guī)范，并保證一定的生產(chǎn)利潤。如果設計未能達到目標測試的及格線，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)生巨大的負面影響。

那么校準如何才能發(fā)揮恰當作用呢？無論何時在做出合格或不合格判斷時，例如從設計向生產(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。

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

主要觀點：

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

圖 9 — 設計到生產(chǎn)

合格/不合格的誤判風險。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。應使用精確儀器并通過定期的適當校準確保它們處于容限之內(nèi)。

圖 10 — 從設計到生產(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。

選擇校準提供商的最明智方式是什么？

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

在這個電子書中，我們探討了校準的某些重要

方面。當您選擇校準實驗室時，一定要咨詢：

- 他們的程序是如何開發(fā)的？- 他們使用什么設備作為標準件？- 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?。? 如果您需要認可校準，針對您儀器的各項參數(shù)范圍，他們是否已經(jīng)獲得認可？- 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相關(guān)的技術(shù)情況，接下來您就能考慮校準服務的使用中的其他重要因素。在選擇服務提供商時，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，從而減少停機時間，縮短生產(chǎn)和上市的時間。

- 能夠校準您的所有設備，無論來自哪家制造商，由此降低校準服務供應商選擇的復雜性。

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

“校準僅僅是校準，對嗎？”

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

是德科技服務的目標是確保您購買的所有儀器物有所值，發(fā)揮其應有性能。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、每一個選件，都作出精確測量。我們認為您不應滿足于低水平的校準。

內(nèi)容來源：是德科技