絶対確度またはシステム確度を計算する

まず、相関関係があるものの、コード幅と分解能のビットだけではデバイスまたはモジュールの確度は定義できないことを理解する必要があります。

このソリューションでは、最初に各システムコンポーネントの確度を特定することで、システム全体の確度を算出する方法を取ります。 計測のシステム確度を計算するには、次のステップを踏みます。

1. 確度および環境パラメータを特定します。
2. 各システムコンポーネントの絶対確度​を計算します。
3. 絶対確度値を使用してシ​ステム確度と入力換算（RTI）システム確度を計算します。

計算の例は、下の追加情報セクションに示されています。

まず最初に、各コンポーネントとシステムの接続を確認し、測定確度に寄与するすべての変数を特定します。

この例では、SCXI-1125絶縁モジュールは、SCXI-1352ケーブルを使用してSCXI-1141フィルタモジュールにカスケード接続されているものと想定します。 このフィルタモジュールは、NI 6052E DAQデバイスに接続されています。

SCXI 1125 » SCXI 1141 » NI 6052E

次の条件を仮定します。

• シングルポイント読み取り（平均化なし）​
• 周囲温度 = 25℃
• SCXI-1125のフィルタ = 10 KHz
• SCXI-1125の入力範囲 = +/- 10 V
• SCXI-1141の入力範囲 = +/- 5 V
• NI 6052Eの入力範囲 = +/- 5 V
• 「標準」vs.「最大」%読み取り = 「標準」
• 前回のキャリブレーションからの時間 = 1年未満

次に、各コンポーネントの絶対確度を計算します。

ナショナルインスツルメンツでは、ゲインを生成する全てのデバイス（アンプまたはアッテネータ）に対して、指定公称レンジにおける絶対確度（ミリボルト単位）を提示しています。​ 確度を計算する公式は、誤差の表記法に基づいて3種類あります。 全ての公式は以下のとおりです。

公式1

絶対確度= ±[(電圧読み取り値 x ゲイン誤差) + (電圧レンジ x オフセット誤差) + ノイズの不確かさ]

条件

• ゲイン誤差 = 残差ゲイン誤差 + (ゲイン温度係数 x 前回の内部キャリブレーションからの温度変化) + (基準温度係数 x 前回の外部キャリブレーションからの温度変化)
• オフセット誤差 = 残差オフセット誤差 + (オフセット温度係数 x 前回の内部キャリブレーションからの温度変化​) + INL誤差
• ノイズの不確かさ*
  = (ランダムノイズ x 3) ÷ √100*(包含係数3σ、100ポイントの平均の場合）
  

上記の公式で使用されているパラメータ値は、各コンポーネントのマニュアル、仕様、またはデータシートの仕様に記載されています。

公式2​

絶対確度 =± [(入力電圧 x 読み取り値の%) + (電圧レンジ x オフセット) + システムノイズ + 温度ドリフト]

条件

• 入力電圧はデバイスが構成​されている電圧レンジです。 ​たとえば、+-10Vの場合、入力電圧 = 10です。
• 読み取り値の%は入力ゲインに基づいた未処理%確度です。 ​これはゲイン誤差を示します。
• オフセット誤差は最大オフセット誤差です。 このオフセットは、%でなくppmで表記されていることもありますが、この場合は、1% = 10,000 ppmという換算で%単位に変換してください。
• システムノイズはデバイス自体から発生する測定値への誤差です。 この値は、多くの場合、フィルタ設定、または単一サンプルか複数サンプルの平均化かによって決まります。
• 温度ドリフト** = ± [(入力電圧 x 読み取り値の%/℃) + (オフセット/℃)*
  
  **周囲温度の変化による誤差を表します。 追加情報セクションの記載をご覧ください。

上記の公式で使用されているパラメータ値は、各コンポーネントの仕様、マニュアル、またはデータシートに記載されています。

公式3​

Cシリーズモジュールでは、動作温度範囲（キャリブレーション済み最大、--40～70）全体において確度を特定できるように仕様値が明記されています。 この確度値は、温度変化、最悪のケースにおけるコンポーネントの許容値、温度ヒステリシスなどを考慮した上で定められています。

絶対確度= ±[(入力読み取り値 x ゲイン誤差) + (レンジ x オフセット誤差) + 入力ノイズ]

条件

• 入力読み取り値はユーザが測定しようとしている値です。
• ゲイン誤差は入力ゲインに基づいた未処理%確度です。
• レンジはデバイスが構成されている読み取り範囲です。 たとえば、0～10Vの場合、レンジ= 10です。
• オフセット誤差は最大オフセット誤差です。 このオフセットは、データシートで、%でなくppmで表記されていることもありますが、この場合は、1% = 10,000 ppmという換算で%単位に変換してください。
• 入力​ノイズはデバイス自体から発生する測定値への誤差です。 追加情報セクションの記載をご覧ください。 以下の画像で、使用する値の例をご覧ください。

上記の仕様は全てコンポーネントのデータシートまたは仕様に記載されています。

​最後に、各コンポーネントの絶対確度を使用し、システム確度とシステム確度のRTIを計算します。 ピタゴラスの定理と同様、システム確度は、各コンポーネントの絶対確度の2乗の合計の平方根です。

入力換算（RTI）システム確度は以下のように計算します。

• 大半のCシリーズモジュールの確度を計算するには、このページの右側にあるダウンロードセクションの「DC Accuracy Calculator」アプリケーションをお使いください。
• 周辺温度が15～35℃の範囲外でない限り、仕様の値には温度の影響が既に考慮されています。 ​たとえば、測定システムの周囲温度が45℃の場合は、10℃の温度差を考慮する必要があります。 ここでは、説明のために使用されている例で温度が25℃と想定されているため、温度ドリフトの値を追加する必要はありません。
• 入力ノイズ誤差は、多くの場合、フィルタ設定、または単一サンプルか複数サンプルの平均化かによって決まります。 平均化を行う場合は、入力ノイズによる影響は無視できます。​ 平均化を行わない場合は、単位（rms）を3の係数で乗算することにより、入力ノイズを適切な単位（電圧、電流など）に変換できます。3の係数による乗算では、ノイズがこのレンジに含まれている可能性が99.73%であることを想定しています。 ​ノイズは、特に明記されていない限り、ガウスノイズであると想定されます。
• 端子台は、減衰回路が搭載されていない限りゲインステージとはみなされません。 アンプが搭載されていないモジュールまたはDAQデバイスも、ゲインステージとはみなされません。

上記の場合のシステム確度のサンプル計算

システムの各コンポーネントの絶対確度の計算は以下のとおりです。

SCXI-1125の絶対確度

絶対確度 = ±[(入力電圧 x 読み取り値の%) + オフセット + システムノイズ + 温度ドリフト]
絶対確度 = ± [(10 V x 0.002478) + 0.01 V + 0.0191 V + N/A] = ± 54.88mV

SCXI-1141の絶対確度

絶対確度 = ±[(入力電圧 x 読み取り値の%) + オフセット + システムノイズ + 温度ドリフト]
絶対確度 = ±[(5 V x 0.0002) + 0.0006 V + 0.00142 V + N/A] = ± 3.02mV

PCI-6052Eの絶対確度

絶対確度 = ±[(入力電圧 x 読み取り値の%) + オフセット + システムノイズ + 温度ドリフト]
絶対確度 = ± [(5 V x 0.000071) + 0.000476 V + 0.000491 V + N/A] =± 1.322mV

システム確度

システム確度RTI

• ダイナミック信号収集デバイスの絶対確度を計算する
• DMMの確度を計算する
• 与えられた入力値に対するNIデジタイザ/オシロスコープのDC確度の特定方法
• 仕様に関する説明：NIマルチファンクションI/O（MIO）DAQ
• 仕様に関する説明：Cシリーズモジュール​
• 仕様に関する説明：NIオシロスコープ/デジタイザ