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센서 정확도 예산

옵셋, 이득, 비선형성, 분해능 및 온도 드리프트 오류로부터 RSS 및 최악의 경우 방법으로 총 센서 시스템 정확도를 계산합니다.

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공식

e_RSS = √(e₁² + e₂² + ... + eₙ²)

e_WC — Worst-case: sum of all errors (% FS)
e_RSS — RSS: root-sum-square (% FS)

작동 방식

센서 정확도 예산은 측정 체인의 모든 오류 원인과 전체 시스템 정확도에 미치는 종합적인 영향을 체계적으로 분석하는 것입니다.개별 오차 용어에는 오프셋 오차 (이상값으로부터의 제로 이동), 게인/감도 오차 (기울기 편차), 비선형성 (직선으로부터의 편차), 해상도 (양자화 또는 노이즈 플로어), 온도 드리프트 (온도에 따른 파라미터의 변화) 가 포함됩니다.두 가지 조합 방법이 사용됩니다. 최악의 경우 (모든 절대 오차의 합) 에서는 모든 오차가 동시에 최대값이고 같은 방향에 있다고 가정합니다. 즉, 한계가 확실하지만 지나치게 보수적입니다.RSS (제곱근합계) 는 각 오차를 통계적으로 독립적인 것으로 취급하여 구적법으로 결합합니다. e_total = √ (e² + e₂² +... + e²).RSS는 오차가 완전히 독립적이고 상관관계가 없는 시스템의 실제 추정치를 제공합니다. 이는 계측 및 교정 표준에서 일반적으로 사용됩니다.안전이 중요한 애플리케이션의 경우 최악의 경우를 사용하고, 시스템 설계 절충의 경우 RSS를 작동 추정치로 사용하십시오.

계산 예제

문제: 온도 센서 시스템의 경우 25°C 범위에서 오프셋 = 0.2% FS, 게인 오차 = 0.3% FS, 비선형성 = 0.1% FS, 분해능은 0.05% FS, 온도 드리프트는 0.01% FS/°C입니다.전체 정확도를 계산해 보십시오.
솔루션:
1.온도 오류: e_temp = 0.01 × 25 = 0.25% FS
2.RSS 합계: e_RSS = √ (0.2² + 0.3² + 0.1² + 0.05² + 0.25²) = √ (0.04 + 0.09 + 0.01 + 0.0025 + 0.0625) = √0.205 = 0.453% FS
3.최악의 경우 합계: e_wc = 0.2 + 0.3 + 0.1 + 0.05 + 0.25 = 0.90% FS
결과: RSS 정확도는 ± 0.45% FS, 최악의 경우 ± 0.90% FS.100°C 범위의 경우 RSS 오차는 ±0.45°C이고 최악의 경우 ±0.90°C입니다.

실용적인 팁

  • ✓주요 오류 용어를 먼저 식별하십시오. 오류를 줄이면 시스템 개선이 극대화됩니다.온도 편차가 우세한 경우에는 온도 보상을 추가하는 것이 ADC 분해능을 개선하는 것보다 더 효과적입니다.
  • ✓시스템 교정을 통해 오프셋 및 게인 오류를 완전히 제거하여 예산에 잔여 비선형성과 온도 편차만 남길 수 있습니다.항상 교정 후 정확도를 지정하세요.
  • ✓센서 데이터시트 비교의 경우 정확도 사양이 교정 전인지 이후인지 확인하십시오. 일부 제조업체는 온도 드리프트를 포함한 총 오류 대역 (TEB) 을 지정하고 다른 제조업체는 각 용어를 별도로 지정합니다.

흔한 실수

  • ✗모든 예산 분석에 최악의 경우 사용 — 오류가 10개인 시스템의 경우 최악의 경우 RSS보다 5배 더 높아 구성 요소가 불필요하게 과다 지정되고 비용이 많이 들 수 있습니다.
  • ✗온도 드리프트를 별도의 오차 항으로 잊어버리기 — 작동 온도 범위가 50°C이고 드리프트가 0.01% FS/°C인 경우 드리프트 기여도 (0.5% FS) 가 다른 모든 용어에 우선할 수 있습니다.
  • ✗RSS에서는 상관관계가 있는 오차를 독립적으로 취급합니다. 즉, 동일한 메커니즘에서 온도에 따라 오프셋과 게인이 모두 증가하면 상관관계가 있으므로 RSS가 아니라 직접 추가해야 합니다.

자주 묻는 질문

안전이 중요한 애플리케이션 (의료 기기, 안전 기기), 보장 범위가 필요한 형식 승인 테스트 또는 오류의 상관 관계가 있는 경우에는 최악의 경우를 사용하십시오.RSS는 설계 트레이드오프 연구, 구성 요소 선택, 생산 시스템이 전체 모집단에서 달성할 일반적인 정확도를 추정할 때 사용하십시오.
TEB는 특정 작동 온도 범위의 모든 오류 원인 (오프셋, 게인, 비선형성, 온도 영향) 을 포함하는 일부 센서 제조업체에서 사용하는 단일 사양입니다.이는 모든 온도 및 압력 조합에서 이상적인 출력과의 최대 편차입니다.TEB는 최악의 경우 총 오차를 의미하며 시스템 설계에 있어 가장 보수적이고 유용한 사양입니다.
% FS (전체 스케일의 백분율) 는 측정값에 관계없이 동일한 절대 오차입니다.이는 센서 사양의 표준입니다. 판독값의 %는 측정값에 따라 오차가 스케일링된다는 의미입니다 (멀티미터에서 일반적으로 사용됨).변환: 절대 오차 = (% FS/ 100) × 전체 범위.0—100kPa 센서의 경우 범위 내 어느 지점에서든 0.5% FS = 0.5kPa 오류가 발생합니다.

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