절대 정확도 또는 시스템 정확도 계산하기

먼저, 분해능의 코드 폭과 비트가 관련이 있긴 하지만 이 정보만으로는 디바이스 또는 모듈의 정확도를 정의할 수 없다는 점을 이해해야 합니다.

이 솔루션은 먼저 각 시스템 구성요소의 정확도를 확인하여 전체 시스템 정확도를 계산하는 방법을 설명합니다. 측정의 시스템 정확도를 계산하는 단계는 다음과 같습니다.

1. 정확도와 환경 파라미터를 결정합니다.
2. 각 시스템 구성요소의 절대 정확도를 계산합니다.
3. 절대 정확도 값을 사용하여 시스템 정확도 및 입력 기준 (RTI) 시스템 정확도를 계산합니다.

아래의 추가 정보 섹션에는 계산 예가 나와 있습니다.

먼저, 각 구성요소가 시스템에 어떻게 연결되어 있는지 확인하고 계산된 정확도에 영향을 미치는 모든 관련 변수를 식별합니다.

이 예에서는 SCXI-1125 절연 모듈이 SCXI-1352 케이블을 사용하여 SCXI-1141 필터 모듈에 직렬 연결되어 있다고 가정합니다. 그런 다음 이 필터 모듈은 NI 6052E DAQ 디바이스에 연결됩니다.

SCXI 1125 ≫ SCXI 1141 ≫ NI 6052E

다음과 같이 가정합니다.

• 단일 포인트 판독값(평균값 연산 안 함)
• 주위 온도 = 25°C
• SCXI-1125 필터 = 10 KHz
• SCXI-1125 입력 범위 = +/- 10 V
• SCXI-1141 입력 범위 = +/- 5 V
• NI 6052E 입력 범위 = +/- 5 V
• "보통" 대 "최대" % 판독값 = "보통"
• 마지막 교정 이후 시간 = 1년 미만

다음으로 각 구성요소의 절대 정확도를 계산합니다.

게인이 있는 개별 디바이스(증폭기 또는 감쇠기)의 경우 NI는 지정된 공칭 범위에 대해 밀리볼트 단위의 절대 정확도 스펙을 제공합니다. 여러 에러의 표현에 따라 정확도를 계산하는 데 사용할 수 있는 세 가지 방정식이 있습니다. 세 가지 방정식은 모두 다음과 같습니다.

식 1:

절대 정확도 =± [(VoltageReading x GainError) + (VoltageRange x OffsetError) + NoiseUncertainty]

여기서 각 항은 다음과 같습니다.

• GainError = ResidualGainError + (GainTempco x TempChangeFromLastInternalCal) + (ReferenceTempco x TempChangeFromLastInternalCal)
• OffsetError = Residual OffsetError + (OffsetTempco x TempChangeFromLastInternalCal) + INLError
• NoiseUncertainty* = (RandomNoise x 3) ÷ (√100)
  
  *포함 인자 3 σ 및 100개 포인트 평균값 연산의 경우

각 구성요소의 매뉴얼, 스펙 또는 데이터시트에 나와 있는 스펙을 보면 위의 식에서 사용되는 파라미터 값을 얻을 수 있습니다.

식 2:

절대 정확도 =± [(InputVoltage x %ofReading) + (VoltageRange x Offset) + SystemNoise +TemperatureDrift]

여기서 각 항은 다음과 같습니다.

• InputVoltage는 디바이스가 구성된 전압 범위입니다. 예: +- 10 V의 경우 InputVoltage = 1
• %ofReading은 입력 게인에 기반한 원시 정확도 %입니다. 이는 게인 에러를 나타냅니다.
• Offset은 최대 오프셋 에러입니다. 이 오프셋의 단위는 % 대신 ppm이 되는 경우가 많으므로 단위를 %로 변경하려면 변환 기준: 1% = 10,000 ppm을 사용하십시오.
• SystemNoise는 디바이스 자체에서 측정 시 발생하는 에러입니다. 이 값은 필터 설정 또는 여러 샘플의 평균값이 아닌 단일 샘플을 사용하는지 여부에 따라 달라지는 경우가 많습니다.
• TemperatureDrift** =± [(InputVoltage x %ofReading/ °C) + (%Offset/ ° C)]*
  
  *​*주위 온도 변화로 인해 발생하는 에러를 나타냅니다.  추가 정보 섹션의 노트를 참조하십시오.

각 구성요소의 스펙, 매뉴얼 또는 데이터시트에 나와 있는 정보를 보면 위의 식에서 사용되는 파라미터 값을 얻을 수 있습니다.

식 3:

C 시리즈 모듈은 사용자가 전체 작동 온도 범위 (교정된 최대값 -40~70)에서 정확도를 결정할 수 있도록 간결한 스펙을 제공합니다. 이 정확도 항목은 온도 변화, 최악의 상태에서 구성요소의 허용오차, 열 히스테리시스 등을 고려합니다.

절대 정확도 = ± [(InputReading x GainError) + (Range x OffsetError) + InputNoise]

여기서 각 항은 다음과 같습니다.

• InputReading - 사용자가 측정하려는 값
• GainError - 입력 게인에 기반한 원시 % 정확도
• Range - 디바이스가 구성된 읽기 범위. 예: 0~10 V인 경우, Range = 10
• OffsetError - 최대 오프셋 에러. 데이터시트에서 % 대신 ppm으로 지정할 수 있습니다. 퍼센트로 변환하려면 1%= 10,000 ppm을 사용하십시오.
• InputNoise - 디바이스 자체에서 측정 시 발생하는 에러.  ​추가 정보 섹션의 노트를 참조하십시오.  사용할 값의 예는 아래 이미지를 참조하십시오.

위의 모든 스펙은 데이터시트에서 또는 구성요소의 스펙에서 찾을 수 있습니다.

마지막으로 각 구성요소의 절대 정확도를 사용하여 시스템 정확도와 입력 기준 (RTI) 시스템 정확도를 계산합니다. 피타고라스 정리와 같이 시스템 정확도는 각 구성요소의 절대 정확도 제곱의 합에 대한 제곱근과 같습니다.

입력 기준 (RTI) 시스템 정확도는 다음과 같이 계산합니다.

• C 시리즈 모듈 대부분의 정확도를 계산할 수 있도록 DC 정확도 계산기 어플리케이션이 다운로드 섹션에 첨부되어 있습니다.
• 주위 온도가 15°C~35°C 범위를 벗어나지 않는 한 온도의 영향은 스펙 값에 이미 반영되어 있습니다. 예를 들어, 측정 시스템의 주위 온도가 45°C인 경우에는 10°C의 온도 차이를 고려해야 합니다. 이 경우, 설명을 위해 제시한 예에서는 온도가 25°C라고 가정하기 때문에 온도 편차에 어떤 값도 추가할 필요가 없습니다.
• 입력 노이즈 에러는 필터 셋팅이나 여러 샘플의 평균값이 아니라 단일 샘플을 사용하는지 여부에 따라 달라지는 경우가 많습니다. 평균값을 사용하면 입력 노이즈의 영향을 무시할 수 있습니다. 평균값을 산출하지 않은 경우 입력 노이즈는 단위 (rms)에 인자 3을 곱하여 적절한 단위 (전압, 전류 등)로 변환할 수 있습니다. 인자 3을 곱하는 것은 노이즈가 이 범위에서 캡처될 것이라는데 99.73%의 신뢰도를 생성하는 가우스 분포를 가정합니다. 별도로 지정되지 않는 한 노이즈는 가우스로 간주됩니다.
• 터미널 블록 또는 커넥터 블록은 감쇠 회로가 없는 한 게인 단계로 간주되지 않습니다. 증폭기가 없는 모듈 또는 DAQ 디바이스도 게인 단계로 간주되지 않습니다.

위에서 언급한 설정에 대한 시스템 정확도 계산 예:

다음은 시스템의 각 구성요소에 대한 절대 정확도 계산입니다.

SCXI-1125의 절대 정확도

절대 정확도 = ± [(InputVoltage x %OfReading) + Offset + SystemNoise + TemperatureDrift]
절대 정확도 = ± [(10 V x 0.002478) + 0.01 V + 0.0191 V + N/A] = ± 54.88 mV

SCXI-1141의 절대 정확도

절대 정확도 = ± [(InputVoltage x %OfReading) + Offset + SystemNoise + TemperatureDrift]
절대 정확도 = ± [(5 V x 0.0002) + 0.0006 V + 0.00142 V + N/A] = ± 3.02 mV

PCI-6052E의 절대 정확도

절대 정확도 = ± [(InputVoltage x %OfReading) + Offset + SystemNoise + TemperatureDrift]
절대 정확도 = ± [(5 V x 0.000071) + 0.000476 V + 0.000491 V + N/A] =± 1.322 mV

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