2018/2/5 Robert Clayton
Mensorの顧客がよく尋ねる質問の1つは、エミュレーションモードで圧力を測定するときの校正時に追加される不確かさです。
目次例1 - ゲージ圧をエミュレートする絶対圧センサ
例2 - 絶対圧をエミュレートするゲージ圧センサ
エミュレーションモードとは？
エミュレーションモードは、大気圧センサを機器に追加し、絶対圧センサを使用してゲージ圧に変換するか、ゲージ圧センサを使用して絶対圧力に変換する機能です。
絶対圧センサを使用する場合、機器は大気圧センサからの大気圧を差し引いてゲージ圧を表示します。
ゲージ圧トランスデューサを使用する場合、機器は大気圧センサからの大気圧を追加して絶対圧に変換します。多くの人々は、合成された不確かさを得るために、大気圧センサの不確かさをアクティブセンサの不確かさに単に追加する必要があると考えていますが、そうではありません。
このブログの目的は、エミュレーションモードでの不確かさを計算するために使用される方法論を詳細に説明することです。
例1 - ゲージ圧をエミュレートする絶対圧センサ
ゲージ圧をエミュレートするために、大気圧センサと125 kPaの絶対圧センサがあると仮定します。
不確かさの構成要素は以下のとおりです。
①絶対絶対絶対圧センサの不確かさ
②校正/試験実行時の大気圧センサのドリフト
③大気圧センサの分解能
注意：ゲージ圧エミュレーションモードで絶対圧センサを大気圧でゼロ調した場合、
大気圧センサの絶対「精度」は関係なくなります。
次のように仮定します。
①絶対圧センサの不確かさ125kPaの0.01% FS = 0.0125 kPa (k = 2、したがって不確かさ成分は0.0125/2 = 0.00625kPa)
②試験に2時間かかり、センサのドリフトが0.01% R/年の場合、2時間の試験中のドリフトは
125 kPa×0.01%/365日/24時間/日×2時間 = ～0.000028kPaである。
③大気圧センサの分解能 (kPa) = 0.001 kPa
(GUM：測定における不確かさの表現ガイドによる）全体の不確かさのすべての成分を含めるには、①、②、および③の平方
(RSS）になります。（③は3の平方根で除算する必要があります）これは連続一様分布の統計規則です。
0.001 / SQRT（3）= 0.000577 これに2をかけて約95％の信頼水準を得ます。
したがって、総不確かさの方程式は次のとおりです
Sqrt (0.00625^2 + 0.000028^2 + 0.000577^2) ×2 = 0.0125532 kPa
したがって、エミュレーションモードによる追加の誤差は、上記で計算した総不確かさから絶対圧センサの不確かさを引いたものである。これは0.0125532 - 0.0125 = 0.0000532 kPa、すなわち0.00004%であり、装置の分解能より低いです。
もちろん、絶対圧センサの圧力範囲が大きくなると、付加的な不確かさの重要度は低くなります。
例2 - 絶対圧をエミュレートするゲージ圧センサ
絶対圧センサをゼロにするのは難しいので、これは少し注意が必要です。
可能であれば、上記の注意とまったく同じですが、この場合は大気圧センサのドリフト誤差を考慮する必要があります。組み合わされた精度は、アクティブセンサの範囲にも依存します。
今回は、ゲージ圧センサの範囲が-1 barから+1 bar、スパンが2 barであり、上記の例と同じプロセスを使用して、絶対圧0〜2 barをエミュレートするとします。
① 0.01% × 2 bar = 0.0002 bar (k = 2、したがって不確かさ成分は0.0002 bar/2 = 0.0001 bar)② 試験に2時間かかり、センサのドリフトが0.01% R/年であれば、
2時間のドリフトは2 bar×0.01%/365日/24時間/日×2間 = 0.00000004 barになります。
③ 大気圧センサの分解能は0.00001 bar
④ 1 barにおける大気圧センサの最悪のドリフト誤差は、
1 bar×0.01% = 0.0001 bar(k = 2、したがって、不確かさ成分は0.0001 bar/2 = 0.00005bar)である。
(GUMによる）全体の不確かさのすべての成分を含めるには、①、②、③、及び④の平方根（RSS）になります。
(③はsqrt（3）で除算する必要があります。これは、連続一様分布の統計規則です。0.00001/ SQRT（3）= 0.000006）
そして2をかけて約95％の信頼水準を得ます。
それらの平方根で下記が得られます。:
Sqrt (0.0001^2 + 0.00000004 ^2 + 0.000006^2 + 0.00005^2) ×2 = 0.000224 bar
これにより、0.000224 barの全体的な不確かさが得られます。
そしてエミュレーションモードによる追加の不確かさは 0.000224 - 0.0002 = 0.000024で、わずか0.0012％FSです。
-1～100 barゲージ圧センサで同じことを行う場合、公称不確かさは0.0101 bar、エミュレーションモードによる不確かさは0.0101005 bar、追加の誤差は0.00000005 barで、これは0.00000005% FSで重要ではありません。
Mensor 社によるオリジナル記事です。 許可を得て日本語に翻訳しました。
元のソース：https://blog.mensor.com/blog/uncertainty-in-emulation-mode
本記事に関するお問い合わせ
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