А.М. Абрамов1

1 ФГБОУ ВО «Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина» (г. Рязань, Россия)

1 abramov.a.job@yandex.ru

Постановка проблемы. Датчики Холла со встроенным АЦП (ДХАЦП) широко применяются в медицинском приборостроении, в частности в магнитотерапевтических установках, ЯМР-томографии и 3D-сканерах магнитного поля (МП). Эффективность применения такого оборудования напрямую зависит от точности этих датчиков. Поэтому достоверное определение метрологических характеристик ДХАЦП является обязательным этапом при их практическом применении. Основная сложность при метрологическом испытании ДХАЦП связана с необходимостью формирования управляемого высокоточного и однородного МП, что требует использования прецизионного источника тока и катушек Гельмгольца. Известны новые подходы к испытанию АЦП, которые могут быть применимы к ДХАЦП при соответствующем преобразовании испытательного сигнала (ИС) в виде напряжения треугольной формы в ток, а затем в МП. Их преимуществом является снижение требований к точности эталонных средств измерений путём применения прецизионных методик. К таким подходам относится метод скользящей гистограммы, позволяющий получить полную картину реальной функции преобразования (ФП) АЦП и не зависящий от нелинейности ИС. В работе указанный метод адаптирован для испытаний ДХАЦП, на что получено положительное решение о выдаче патента РФ.

Цель. Адаптировать метод скользящей гистограммы при испытании ДХАЦП для снижения требований к точности задания меры МП за счет использования прецизионных методик.

Результаты. В адаптированном методе испытания систематическая погрешность, обусловленная не идеальностью реальной формы МП, вносится во все интервалы квантования по магнитной индукции ДХАЦП равномерно. Поэтому нелинейность МП не влияет на оценку дифференциальной (DNL) и интегральной (INL) нелинейности ДХАЦП. Это позволяет использовать МП, создаваемое катушками Гельмгольца, со стабильной, но не обязательно линейной формой для точных измерений статических характеристик ДХАЦП.

Практическая значимость. Использование метода скользящей гистограммы для метрологического испытания ДХАЦП позволяет преодолеть метрологические ограничения средств испытаний и измерений. Это приводит к снижению требований к точности задания меры МП и уменьшению стоимости испытательного оборудования при серийном производстве и входном контроле ДХАЦП.

Абрамов А.М. Метрологическое испытание датчиков Холла со встроенным АЦП на основе метода скользящей гистограммы // Биомедицинская радиоэлектроника. 2026. T. 29. № 5. С. 43-49. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604136-202605-06

1. Абрамов А.М. Учет нелинейной составляющей измерительного сигнала по связанным гистограммам при метрологических испытаниях АЦП // Вестник РГРТУ. 2024. № 88. С. 95–105.
2. Абрамов А.М. Анализ эффективности метода метрологического испытания при вычислении интегральной нелинейности АЦП // Вестник РГРТУ. 2024. № 90. С. 133-142.
3. Абрамов А.М. Аппаратно-программная реализация и экспериментальное исследование метода связанных гистограмм при испытаниях канала аналогового ввода и преобразования платы сбора данных NI PСIe-6321 // Вестник РГРТУ. 2025. № 92. С. 226–239.
4. Патент № 2337475 РФ, МПК H03M 1/10 Способ метрологического испытания и аттестации статических характеристик АЦП и устройство для его осуществления / Е.М. Прошин, С.Г. Гуржин, А.М. Абрамов. Рязанский государственный радиотехнический университет. заявл. 22.05.2007; опубл. 27.10.2008. Бюл. № 30. 12 с.