計算絕對準確度或系統準確度

已更新 2026年6月19日

概觀

本文將說明如何針對資料擷取 (DAQ) 裝置或模組、CompactDAQ (cDAQ) 或 CompactRIO (cRIO) C 系列模組，或 SCXI 系統，判斷元件或整個系統的量測準確度。如果您剛開始使用系統，並且看到不正確或非預期的量測結果，這項資訊很有用。亦可協助您確認裝置或模組是否符合應用需求。

內容

簡介
步驟 1：辨別影響計算準確度的變數
步驟 2：計算每個元件的絕對準確度
步驟 3：計算系統準確度與系統準確度 RTI
其他資訊與計算範例
其他資源

簡介

首先，您應該了解，雖然有關，但單純的程式碼寬度與解析度位元並不定義裝置或模組的準確度。

此解決方案會說明如何先判斷每個系統元件的準確度，以計算整體系統準確度。計算量測系統準確度的相關步驟包括:

判斷準確度與環境參數。
計算每個系統元件的絕對準確度。
使用絕對準確度值計算出系統準確度與系統相對於輸入準確度 (RTI)。

以下的額外資訊部分為計算範例。

步驟 1：辨別影響計算準確度的變數

首先，請判斷每個元件與系統的連接方式，並找出會影響計算準確度的所有相關變數。

在此範例中，我們假設 SCXI-1125 隔離模組使用 SCXI-1352 連接線級聯至 SCXI-1141 濾波器模組。接著會將此濾波器模組連接至 NI 6052E DAQ 裝置。

SCXI 1125 » SCXI 1141 » NI 6052E

假設下列項目:

單點讀數 (無均分)
環境溫度 = 25°C
SCXI-1125 濾波器 = 10 KHz
SCXI-1125 輸入範圍 = +/- 10 V
SCXI-1141 輸入範圍 = +/- 5 V
NI 6052E 輸入範圍 = +/- 5 V
「一般」與"最大" % 讀取率典型值
上次校準後的時間 = 不到 1 年

步驟 2：計算每個元件的絕對準確度

接下來，計算每個元件的絕對準確度。

針對具有增益 (放大器或衰減器) 的任何獨立裝置，在指定的額定範圍內，NI 會提供毫伏的絕對準確度規格。根據不同錯誤的呈現方式，可使用 3 種方程式計算準確度。以下列出了所有方程式:

方程式 1：

絕對準確度 =± [(電壓讀數 x 增益誤差) + (電壓範圍 x 偏移誤差) + 雜訊不確定性]

其中：

增益誤差 = 殘餘增益誤差 + (增益溫度係數 x TempChangeFromLastInternalCal) + (參考溫度係數 x TempChangeFromLastInternalCal)
偏移誤差 = 殘餘偏移誤差 + (偏移溫度係數 x TempChangeFromLastInternalCal) + INLError
雜訊不確定性* = (隨機雜訊 x 3) ÷ (√100)

*涵蓋係數為 3 σ，並取 100 點的均分值

如需取得上述方程式中的參數值，請參閱每個元件的手冊、規格或資料表中的規格。

方程式 2：

絕對準確度 =± [(輸入電壓 x 讀數百分比) + (電壓範圍 x 偏) + 系統雜訊 +溫度漂移]

其中：

輸入電壓是裝置設定的電壓範圍。例如，對 +- 10V，輸入電壓 = 1
讀數百分比為基於輸入增益的原始百分比準確度。這會考量增益誤差
偏移是最大偏移誤差。很多時候，此偏移會以 ppm 為單位，而非百分比；因此，若要將偏移改為百分比，請使用下列轉換方式：1% = 10,000 ppm
系統雜訊是裝置本身對量測造成的誤差。這通常取決於濾波器設定，或是是否採取單一取樣值，而不是對多個取樣值進行均值計算
溫度漂移** =± [(輸入電壓 x 讀數百分比/ °C) + (偏移百分比/ °C)]*

**這會考量環境溫度變化所造成的錯誤。請參閱其他資訊章節的說明。

如需取得上述方程式中的參數值，請參閲每個元件的規格、手冊或資料表中的資訊。

方程式 3:

C 系列模組提供精確的規格，能協助使用者判斷整個作業溫度範圍內的準確度 (最高校準 -40 至 70)。這樣的準確度項目會考量到溫度變化、最差情況的元件容差、熱磁滯等。

絕對準確度 = ± [(輸入讀數 x 增益誤差) + (範圍 x 偏移誤差) + 輸入雜訊]

其中：

Input Reading- 是使用者嘗試量測的值
增益誤差:基於輸入增益的原始百分比準確度
Range (範圍) - 裝置設定的讀取範圍。例如，針對 0 到 10V，範圍 = 10
OffsetError - 最大偏移誤差。在資料表中，可能使用 ppm 而非百分比，若要轉換為百分比，請以 1%= 10,000 ppm 進行轉換。
InputNoise- 是裝置本身對量測造成的錯誤。請參閱其他資訊章節的說明。請參閱下方圖片以取得可使用的數值範例。

以上所有規格皆可於元件的資料表或規格中找到。

步驟 3：計算系統準確度與系統準確度 RTI

最後，我們會使用每個元件的絕對準確度計算出系統準確度與系統相對輸入準確度 (RTI)。如同畢氏定理一樣，系統準確度等於每個元件的絕對準確度平方和的平方根。

系統相對於輸入準確度 (RTI) 的計算方式如下：

其他資訊與計算範例

下載一節隨附 DC 準確度計算器，用於計算大多數 C 系列模組的準確度。
除非環境溫度超出 15°C 至 35°C 的範圍，否則規格值會將溫度影響納入考量。舉例來說，若量測系統的環境溫度為 45°C，就必須考量 10°C 的溫度差異。在此情況下，由於我們的範例假設溫度為 25°C，因此不需要為溫度漂移額外加入任何值。
輸入雜訊誤差通常取決於濾波器設定，也取決於是否採取單一取樣值而不是對多個取樣值進行均值計算。若執行均值計算，可能會忽略輸入雜訊的影響。若未進行均值計算，則可將輸入雜訊換算爲適當的單位 (電壓、電流等)，方法是將單位 (rms) 乘以係數 3。若乘以係數 3，則假設雜訊為高斯分配，可讓您有 99.73% 的信心，將會在這個範圍內捕捉到雜訊。除非另有說明，否則雜訊會被假設為高斯雜訊。
請注意，除非接線板或接線盒具有衰減電路，否則不會被視為增益階段。沒有放大器的模組或 DAQ 裝置也不會被視為增益階段。