Cálculo de la precisión absoluta o precisión del sistema

En primer lugar, debe entender que, si bien están relacionados, el ancho del código y los bits de resolución por sí solos no definen la precisión de su dispositivo o módulo.

Esta solución explica cómo calcular la precisión general del sistema determinando primero la precisión de cada uno de los componentes del sistema. Los pasos involucrados en el cálculo de la precisión de medición del sistema son:

1. Determine sus parámetros de precisión y entorno.
2. Calcule la precisión absoluta de cada componente del sistema.
3. Utilice los valores de precisión absoluta para calcular la precisión del sistema y la precisión del sistema relativa a la entrada (RTI).

Un ejemplo de los cálculos se muestra a continuación en la sección de información adicional.

En primer lugar, determinar cómo se conecta cada componente al sistema e identificar todas las variables pertinentes que afectarán a la precisión calculada.

Para este ejemplo, supondremos que un módulo de aislamiento SCXI-1125 está en cascada usando el cable SCXI-1352 a un módulo de filtro SCXI-1141. Este módulo de filtro se conecta a un dispositivo NI 6052E DAQ.

SCXI 1125 » SCXI 1141 » NI 6052E

Supongamos lo siguiente:

• Lectura de un solo punto (sin promedio)
• Temperatura ambiente = 25°C
• Filtro SCXI-1125 = 10 KHz
• Rango de entrada SCXI-1125 = +/- 10 V
• SCXI-1141 Rango de entrada = +/- 5 V
• Rango de entrada NI 6052E = +/- 5 V
• "Típico" vs. "Máximo" % Lectura = "Típico"
• Tiempo desde la última calibración = Menos de 1 año

A continuación, calcule la precisión absoluta para cada componente.

Para cualquier dispositivo individual con ganancia (ya sea un amplificador o atenuador), para un rango nominal especificado, NI proporciona una especificación de precisión absoluta en milivoltios. Dependiendo de la presentación de diferentes errores, hay tres ecuaciones diferentes a utilizar para calcular la precisión. Todas las ecuaciones se enumeran a continuación:

Ecuación 1:

Precisión absoluta =± [(VoltageReading x GainError) + (VoltageRange x OffsetError) + NoiseUncertainty]

Donde:

• GainError = ResidualGainError + (GainTempco x TempChangeFromLastInternalCal) + (ReferenceTempco x TempChangeFromLastInternalCal)
• OffsetError = Desplazamiento residualError + (OffsetTempco x TempChangeFromLastInternalCal) + INLError
• NoiseUncertainty* = (RandomNoise x 3) ÷ (√100)
  
  *para un factor de cobertura de 3 σ y con un promedio de 100 puntos

Puede obtener los valores de los parámetros en la ecuación anterior mirando las especificaciones que se encuentran en el manual, las especificaciones o la hoja de datos de cada componente.

Ecuación 2:

Precisión absoluta =± [(Voltaje de entrada x % de lectura) + (Rango de voltaje x offset) + Ruido del sistema + Desviación de temperatura]

Donde:

• El voltaje de entrada es el rango de voltaje para el que está configurado el dispositivo. Por ejemplo, para +- 10V, voltaje de entrada = 1
• %ofReading es un % de precisión bruto basado en la ganancia de entrada. Esto explica el error de ganancia
• Desplazamiento es el error de desplazamiento máximo. Muchas veces, esta compensación puede ser en ppm en lugar de %, así que para cambiar esto a %, use esta conversión: 1% = 10.000 ppm
• SystemNoise es el error introducido en la medición por el propio dispositivo. Esto a menudo dependerá de los ajustes del filtro o de si se toma una sola muestra en lugar de promediar varias muestras
• TemperatureDrift** =± [(InputVoltage x %ofReading/ °C) + (%Offset/ °C)]*
  
  *​*Esto explica los errores introducidos por la variación de la temperatura ambiente.  Vea las notas en la sección de información adicional.

Puede obtener los valores de los parámetros en la ecuación anterior mirando la información que se encuentra en las especificaciones de cada componente, manual o ficha técnica.

Ecuación 3:

Los módulos de la Serie C proporcionan especificaciones concisas para que los usuarios determinen su precisión en todo el rango de temperatura de funcionamiento (calibrado para el rango máximo de -40 a 70). Esta entrada de precisión tiene en cuenta las variaciones de temperatura, las tolerancias de componentes en el peor de los casos, la histéresis térmica, etc.

Precisión absoluta = ± [(InputReading x GainError) + (Rango x OffsetError) + InputNoise]

Donde:

• Lectura de Entrada- es el valor que el usuario está tratando de medir
• Error de ganancia: un % de precisión bruto basado en la ganancia de entrada
• Rango: el intervalo de lectura para el que está configurado el dispositivo. Por ejemplo para 0 a 10V, Rango= 10
• OffsetError: el error de compensación máximo. En la hoja de datos puede especificarse en ppm en lugar de %, para la conversión a porcentaje usar 1%= 10.000ppm.
• InputNoise- es el error introducido en una medición por el propio dispositivo.  ​Consulte las notas en la sección de información adicional.  Vea la siguiente imagen para ver un ejemplo de qué valores usar.

Todas las especificaciones anteriores se pueden encontrar en una hoja de datos o especificaciones de un componente.

Finalmente, utilizaremos la Precisión Absoluta de cada componente para calcular la Precisión del Sistema y la Precisión del Sistema. Al igual que el Teorema de Pitágoras, la Precisión del Sistema es igual a la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de la Precisión Absoluta de cada componente.

La precisión del sistema relativa a la entrada (RTI) se calcula de la siguiente manera:

• Una aplicación, DC Accuracy Calculator, se adjunta en la sección Descargas para calcular la precisión de la mayoría de los módulos de la Serie C.
• Los efectos de temperatura ya se tienen en cuenta en los valores de especificación a menos que la temperatura ambiente esté fuera del rango de 15 °C a 35 °C. Por ejemplo, si la temperatura ambiente de su sistema de medición es de 45 °C, debe tener en cuenta 10 °C de diferencia de temperatura. En este caso, dado que se supone que la temperatura es de 25 °C en nuestro ejemplo utilizado para la explicación, no tenemos que agregar nada para la deriva de temperatura.
• El error de ruido de entrada a menudo dependerá de la configuración del filtro o de si se toma una sola muestra en lugar de promediar varias muestras. Cuando se toma un promedio, el efecto del ruido de entrada puede despreciarse. Cuando no se toma media, el ruido de entrada se puede convertir en las unidades apropiadas (tensión, corriente, etc.) multiplicando la Unidad (rms) por un factor de 3. Una multiplicación por un factor de 3 supone una distribución gaussiana que arroja un 99,73% de confianza en que el ruido será capturado en este rango. Se supone que el ruido es gaussiano a menos que se especifique lo contrario.
• Tenga en cuenta que los bloques de terminales o los bloques de conectores no se consideran etapas de ganancia a menos que tengan circuitos de atenuación. Los módulos o dispositivos DAQ que no tienen amplificadores tampoco se consideran etapas de ganancia.

Ejemplo de cálculos para la configuración mencionada anteriormente:

Estos son los cálculos de precisión absoluta para cada componente de nuestro sistema:

Precisión absoluta del SCXI-1125

Precisión absoluta = ± [(Voltaje de entrada x % de lectura) + Desplazamiento + Ruido del sistema + Desviación de temperatura]
Precisión absoluta = ± [(10 V x 0,002478) + 0,01 V + 0,0191 V + N/A] = ± 54,88 mV

Precisión absoluta del SCXI-1141

Precisión absoluta = ± [(Voltaje de entrada x % de lectura) + Desplazamiento + Ruido del sistema + Desviación de temperatura]
Precisión absoluta = ± [(5 V x 0,0002) + 0,0006 V + 0,00142 V + N/A] = ± 3,02 mV

Precisión absoluta del PCI-6052E

Precisión absoluta = ± [(Voltaje de entrada x % de lectura) + Desplazamiento + Ruido del sistema + Desviación de temperatura]
Precisión absoluta = ± [(5 V x 0,00071) + 0,000476 V + 0,000491 V + N/A] =± 1,322 mV

Precisión del sistema

RTI de precisión del sistema

• Calcular la precisión absoluta de los dispositivos de adquisición de señales dinámicas
• Cálculo de precisión para DMMs
• ¿Cómo puedo determinar la precisión de CC de un digitalizador u oscilloscope de NI para un valor de entrada dado?
• Especificaciones explicadas: DAQ de E/S Multifunción (MIO) de NI
• Especificaciones explicadas: Módulos de la Serie C
• Especificaciones explicadas: Osciloscopios y digitalizadores de NI