测量小百科 | DAQ精度
来源: | 作者:JYTEK | 发布时间: 286天前 | 601 次浏览 | 分享到:

关键词:精度、DC、AC、温度漂移、多通道调整

 

导读

精确度(accuracy),也简称为精度,是反映测量结果与真值接近程度的量,它与误差的大小相对应,因此可用误差大小来表示精确度的高低,误差小则精确度高,误差大则精确度低。1

影响精度的原因有很多,除了外界电磁干扰对电路的影响,信号的变化、温度、多通道切换,都会对精度产生影响。

在测试测量中,精度是产品的重要指标,但当前市场主流DAQ精度标注有不科学、不实、甚至有误导的现象。简仪针对这一情况,首次提出DAQ精度规范。

本期小百科将以简仪的产品JY5500系列【2】的手册为例,详细介绍对精度的标注。


DAQ精度介绍

简仪将DAQ精度根据待测信号类型分为DC信号精度和AC信号精度。


一、DC信号精度

1. 基本精度

当前仪器厂商提供的精度表,通常使用增益误差 (Gain Error) 和偏移误差 (Offset Error) 来进行表述。

增益误差是指ADC实际传输函数的斜率与理想传输函数的斜率的差别。

偏移误差是指ADC实际传输函数与理想传输函数间的恒定差异。

数采卡的测量误差 ± (读值*增益误差+量程*偏移误差)

举例说明,假设信号读值是5 V,数采卡的量程为10 V,增益误差是0.1%,偏移误差是0.05%,那么测量误差= ± ((5.0 x 0.001) + (10.0 x 0.0005)) = ±0.01V

这种精度计算方式只适用于绝对的DC信号,而实际上绝对的DC信号是不存在的,几乎所有实际信号都会有变化。频率大的信号会使得读值在一个测试周期内读值发生较大跳动。

基于这一问题,我们在DC基本精度表中:

  • 增加了最大误差,无需计算、方便比较

  • 增加被测DC信号的可变化频率范围

基本精度表是单点精度,给出了各量程下的增益误差与偏移误差,以及24小时最大误差及90天最大误差。明确了最大被测信号频率。

其他场景可以用注释中公式进行计算。

下面就以JY5500手册为例,依次来展示DAQ精度的标注。根据表格,可以清晰快速的找到JY5500在此范围内的最大精度误差。

如0.1 V量程下,90 Days的精度,可以直接在表中查到为55 μV。

图 1  JY5500 DAQ模式基本精度表

 

2. 附加精度调整

附加精度调整分为温度调整,多通道调整。

(1) 温度调整精度

假设采集卡在23℃的温度下进行校准,而在30℃时工作,温度的变化会对其精度造成影响,所以我们提供了温度调整精度表以供客户在温度变化时对精度进行计算。

以JY5500为例,采集卡的校准温度是23℃,精度表中90 days的精度适用温度范围为Tcal±5℃,即18℃ ~ 28℃。当工作温度T=31℃时,超出范围的温度漂移∆T=31-28=3℃。根据表格,在0.1 V档位时精度调整即为:∆T*2=3*2=6 μV

图 2  JY5500温度调整精度表

 

(2) 多通道调整精度

我们在DAQ测试中发现,多通道的切换也会造成精度误差,在切换链路时电路中的电容进行充放电,会对精度造成影响。这是以前所有厂商没有提出过的,简仪首次提出了多通道精度调整,以求产品精度更加真实准确。

当采样率≤200 K/N,无需调整。当采样率达500 K/N,1 M/N时需要调整。根据量程和采样率在表格中查找即可,如0.1 V量程下,500 K/N采样率,多通道误差为45 μV。

图 3  JY5500多通道精度调整

  

综合上述计算,假设在0.1 V量程,2通道,每通道250 K采样率,工作温度为31℃时,计算出JY5510 90天的绝对精度即为:62+6+45=113 μV

这样计算得到的采集卡精度才是更加真实准确的结果。

二、AC信号精度

目前DAQ厂商都只提供了DC精度,对于高频正弦信号,截止频率会对其精度造成影响,所以简仪为数采卡提供了AC精度表。

AC精度表有明确的使用范围,适用于单一正弦信号,单通道1.25 M,多通道总采样率<200 K,避免通道串扰。

通过AC精度标注,可以帮助用户更好的理解模拟信号幅值的准确性。

根据表格,如0.1 V量程,单通道,1.25 M采样率,信号频率为10 KHz时,AC精度即为0.13%。

图 4  单通道AC精度表


图 5  多通道AC精度表

 

参考

【1】https://baike.baidu.com/item/精确度/1612899?fr=aladdin

2简仪科技PXIe-5510 用户手册