计算绝对精度或系统精度

已更新 2022年6月3日

概览

本文介绍了确定数据采集(DAQ)设备或模块、CompactDAQ (cDAQ)、CompactRIO (cRIO) C系列模块或SCXI系统的组件或整个系统的测量精度的方法。本文内容适用于刚刚开始使用系统，且出现错误或非预期测量结果的用户，可帮助用户验证设备或模块是否满足应用程序的需求。

本解决方案介绍了通过确定每个系统组件的精度，然后计算整体系统精度的方法。计算系统测量精度的步骤包括：

首先，确定每个组件已连接至系统，然后确认全部可影响计算精度的变量。

在本范例中，假设SCXI-1125隔离模块使用SCXI-1352线缆级联至另一个SCXI-1141滤波器模块。然后将滤波器模块连接到NI 6052E DAQ设备。

SCXI 1125 » SCXI 1141 » NI 6052E

设定如下：

计算每个组件的绝对精度。

对于具有增益的单个设备（放大器或衰减器），对于指定的标称范围，NI提供以毫伏为单位的绝对精度规范。基于不同的误差表现，可使用3种不同的公式来计算精度。全部公式如下：

绝对精度 =± [(电压读数 x 增益误差) + (电压范围 x 偏置误差) + 噪声不确定度]

其中：

增益误差 = 残余增益误差 + (增益温度系数 x 上次内部校准至今的温度变化值) + (参考温度系数 x 上次外部校准至今的温度变化值)
偏置误差 = 残余偏置误差 + (偏置温度系数 x 上次内部校准至今的温度变化值) + INL误差
噪声不确定度* = (随机噪声 x 3) ÷ (√100)

*包含因子为3 σ，取100个采样点的平均值

绝对精度 =± [(输入电压 x 读数百分比) + (电压范围 x 偏置) + 系统噪声 +温度漂移量]

其中：

输入电压是设备配置的电压范围。例如，对于+- 10V电压，输入电压为1。
读数百分比是基于输入增益的原始百分比精度。已考虑增益误差。
偏置是最大偏置误差。多数情况下，该偏置为ppm，而不是百分比(%)。如要更改其为百分比，请使用下列转换：1% = 10,000 ppm
系统噪声是设备自身引入测量的误差。这通常取决于滤波器设置或是否采用单个采样而不是多个采样进行平均
温度漂移** =± [(输入电压 x 读数百分比/ °C) + (偏置百分比/ ℃)]*

**已考虑环境温度变化引起的误差。请参阅额外信息章节的注释。

C系列模块为用户提供简明的规范，以确定它在整个工作温度范围内的精度（校准最大值-40 ℃～70 ℃）。该精度输入已考虑温度变化、最差情况下的元件容差及热滞后等。

绝对精度 = ± [(输入读数 x 增益误差) + (范围x 偏置误差) + 输入噪声]

其中：

上述的全部产品规范值均可在组件数据表或产品规范中找到。

最后，我们使用组件的绝对精度计算系统精度和系统精度与输入比例(RTI)。与勾股定理类似，系统精度等于每个组件的绝对精度的平方和的平方根。

系统精度与输入比例(RTI)的计算如下：

在本页面右侧的下载附件部分，包含一个可用于计算多数C系列模块精度的应用程序（DC精度计算器）。
除非环境温度超出15°C～35°C范围，否则产品规范值已将温度影响考虑在内。当测量系统的环境温度为45°C时，必须考虑10°C的温差。在本例中，由于假设温度为25°C，因此无需为温度漂移添加内容。
输入噪声误差通常取决于滤波器设置或是否采用单个采样而不是多个采样进行平均。取均值时，输入噪声的影响可忽略不计。不取均值时，输入噪声可通过将单位(rms)乘以系数因子3被转换为适当的单位（电压、电流等）。乘以系数因子3表明高斯分布的置信区间是在3个标准差(99.73%)的范围，即几乎所有噪声均落在该范围内。除非另外声明，否则假设噪声为高斯噪声。请注意，端子块或连接器块如不包含衰减电路，则不被视作增益层级。不带有放大器的模块或DAQ设备也不会被视作增益层级。
请注意，端子块或连接器块如不包含衰减电路，则不被视作增益层级。不带有放大器的模块或DAQ设备也不会被视作增益层级。