工作极限和基本误差.doc

配置信息：
精度是模拟量输入和输出的重要参数。它表征了测量值采集的整体误差。以下介绍了决定模拟量模板精度的一些最重要的参数。
工作极限和基本误差
根据 EN61131标准要求，必须说明 25 °C 时的基本误差以及整个工作温度范围内的工作极限。实际应用中，在选择和评定模板时均须首先考虑其工作极限。“最差情况”的参数保证模板在整个允许的工作范围内 ( SM331的典型范围为 0 °C 至 60 °C) 均不会超过某一特定的误差值。一般情况，模板的测量精度均要优于此值。
例如：

模拟量模板的量程范围： 0 V to 10 V
整个温度范围的工作极限： ±0.5 %
计算结果： 10 V · 0.5/100 = 50 mV

此结果表明，在整个温度范围内的每一个电压测量值其最大测量误差为 ±50 mV。 因此实际值为 3.50 V，显示的测量值可能在 3.45 V 至 3.55V 之间。精度取决于测量范围的极值，而与其如何定义或依据哪一计算公式无关。 即使测量范围为双极性，误差也仅与测量范围的极值有关而不是测量范围。因此，对于测量范围为 ±10 V 的电压，若整个温度的范围的工作极限为 ±0.5 % ，其电压误差仍为 ±50 mV。对于温度测量，情况相同。
例如：

PT100 标准型 ( 测量范围为 -200°C 至 850°C )
整个温度范围的工作极限： ±0.7 %
计算结果： 850°C · 0.7/100 = 5.95°C
此结果表明，在整个温度范围内的每一个温度测量值其最大测量误差为 ±5.95 °C。 因此实际值为 200 °C，显示的测量值可能在 194.05°C 至 205.95°C 之间。
温度误差
温度误差已包含在工作极限内 ( 对于整个温度范围 )。 否则需要确定某一特定温度的工作极限。
例如：

25 °C 的基本误差 = ±0.1 %
温度误差 = ±0.0112 %/K
允许的最大工作温度 = 60 °C
工作极限 = 基本误差 ( 25 °C ) + 温度误差 · ΔT [ ΔT 为模板最大工作温度和 25 °C 的差 值]
0.1% + 0.0112 %/K × 35 = 0.492% - 60 °C 的工作极限，结果为 0.492%。此结果计算的是最 坏情况，在典型的情况下，这个值要小的多。

线性误差
线性误差表征了实际模/数或数/模转换与理想转换间的偏差。此误差亦已包含在工作极限中。技术数据指标中给出这一误差值，目的是便于客户考量所组态控制回路的特性。此误差与输入域有关并表征了转换的整体非线性度。
例如：

模拟量模板的量程范围： -10 V 至 10 V
线性误差±0.01 %
计算结果： 10 V × 0.01 % = ±1 mV - 即误差为±1 mV.

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图 01
分辨率和精度间的联系
为达到某一精度 (工作极限)势必须具备一定的分辨率。
例如：

模拟量模板的测量范围： 0 V 至 10 V
若分辨率为 8 位，示值共有 256 个。对应于量程极值，分辨率为 39 mV 或 0.4%
若分辨率为 14 位，示值共有16384 个。对应于量程极值，分辨率为 0.61 mV 或 0.006%

由此得到的百分数值同时亦为理论上的“最佳情况”下的工作极限。
根据以上的例子 ( 模拟量模板的测量范围：0 V 至 10 V；整个温度范围的工作极限：±0.5 %；计算结果：10 V · 0.5/100 = 50 mV； 14 位分辨率)，对于工作极限而言，最小测量误差为 ±0.006% (±0.61mV) ，最大测量误差为±0.5 %(±50mV)。