计算绝对精度或系统精度

首先，应明确：代码宽度和分辨率位本身不能定义设备或模块的精度。

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：

1. 确定精度和环境参数。
2. 计算每个系统组件的绝对精度。
3. 使用绝对精度值计算系统精度和系统精度与输入比例(RTI)。

附加信息章节中提供了计算示例。

首先，确定每个组件与系统的连接方式，然后确认全部可能会影响计算精度的变量。

在本例中，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

假设如下：

• 单点读数（非平均）
• 环境温度=25 ℃
• SCXI-1125滤波器=10 KHz
• SCXI-1125输入量程=+/- 10 V
• SCXI-1141输入量程=+/- 5 V
• NI 6052E输入量程=+/- 5 V
• “典型值”与“最大”百分比读数=“典型值”
• 上次校准距今时间=小于1年

接下来，计算每个组件的绝对精度。

对于任何具有增益的单个设备（放大器或衰减器）、指定的标称范围，NI均提供了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。全部公式如下所示：

公式1：

绝对精度=±[(电压读数×增益误差)+(电压范围×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×上次内部校准至今的温度变化值)+(参考温度系数×上次内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×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×3)÷(√100)
  
  *对于包含因子为3σ，均匀选取100个采样点的情况

通过查看每个组件手册、产品规范或数据表，获取上述公式中的参数值。

公式2：

绝对精度=±[(输入电压×读数百分比)+(电压范围×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+-10 V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(%)。如要将其改为百分比，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
• 温度漂移量**=±[(输入电压×读数百分比/℃)+(偏置百分比/℃)]*
  
  *​*已考虑环境温度变化引起的误差。 请参阅附加信息章节中的注释。

通过查看每个组件产品规范、手册或数据表，获取上述公式中的参数值。

公式3：

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、最差情况下的组件容差及热滞后等情况。

绝对精度=±[(输入读数×增益误差)+(范围×偏置误差)+输入噪声]

其中：

• 输入读数是用户要测量的值
• 增益误差是基于输入增益的原始百分比精度
• 范围是设备配置的读取范围。例如，对于0至10 V电压范围，即范围为10
• 偏置误差是最大偏置误差。在数据表中，它可能使用ppm为单位，而不是百分比，可按照1%=10,000 ppm进行转换。
• 输入噪声是设备自身引入测量的误差。 ​请参阅附加信息章节中的注释。 请参考下图了解使用的值。

上述的全部产品规范值均位于组件数据表或产品规范中。

最后，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：

• 下载部分提供了一个DC精度计算器应用程序附件，可用于计算多数C系列模块的精度。
• 除非环境温度超出15 ℃～35 ℃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 ℃时，必须考虑10 ℃的温差。在本例中，由于假设温度为25 ℃，因此无需为温度漂移量添加内容。
• 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。取平均值时，输入噪声的影响可忽略不计。不取平均值时，可将输入噪声通过将单位(rms)乘以系数因子3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在3个标准差(99.73%)范围内，即几乎所有噪声均落在该范围内。除非另有说明，否则假定噪声为高斯噪声。
• 请注意，如果接线盒或连接器接线盒不包含衰减电路，则不被视作增益层级。没有放大器的模块或DAQ设备也不会被视作增益层级。

上述参考设置的系统精度计算示例：

以下是系统每个组件的绝对精度计算：

SCXI-1125的绝对精度

绝对精度=±[(输入电压×读数百分比)+偏置+系统噪声+温度漂移量]
绝对精度=±[(10 V×0.002478)+0.01 V+0.0191 V+ N/A]=±54.88 mV

SCXI-1141的绝对精度

绝对精度=±[(输入电压×读数百分比)+偏置+系统噪声+温度漂移量]
绝对精度=±[(5 V×0.0002)+0.0006 V+0.00142 V+ N/A]=±3.02mV

PCI-6052E的绝对精度

绝对精度=±[(输入电压×读数百分比)+偏置+系统噪声+温度漂移量]
绝对精度=±[(5 V×0.000071)+0.000476 V+0.000491 V+ N/A]=±1.322 mV

系统精度

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