보정 – 허용 오차 및 측정 결과
소개
고객이 ISO/IEC 17025 인증 교정 기관에 Danisense 전류 트랜스듀서에 대한 교정 보고서 제공을 요청할 때, 고객이 교정 보고서에 전류 트랜스듀서의 측정 정확도만 명시해야 하는지 아니면 미리 정의된 결정 규칙에 따라 특정 사양에 대한 적합성 진술서를 제공해야 하는지에 대해 적극적으로 결정하는 것이 중요합니다. 후자의 경우 ISO/IEC 17025 표준은 교정 실험실에 대한 요구 사항을 명확히 규정하고 있습니다:
“고객이 시험 또는 교정을 위한 사양 또는 표준에 대한 적합성 확인서를 요청하는 경우, 사양 또는 표준과 결정 규칙을 명확하게 정의해야 합니다. 요청된 사양 또는 표준에 내재되어 있지 않는 한, 선택된 결정 규칙은 고객에게 전달되고 동의되어야 합니다.”
댄리센스는 위 단락에 따라 적합성 진술서가 필요한 경우, 고객이 교정 보고서가 고객이 원하는 가치를 제공할 수 있도록 고객이 허용 오차 사양 정의에 적극적으로 참여하는 것이 중요하다고 생각합니다. 우리는 이 두 가지 경우를 구분할 수 있습니다:
- 현재 트랜스듀서에 대한 적합성 선언문은 고객 애플리케이션에서 비롯된 특정 고객 요구 사항과 관련하여 작성됩니다.
- 현재 트랜스듀서에 대한 적합성 선언문은 일반 데이터시트 사양을 참조하십시오.
두 경우 모두 고객이 트랜스듀서의 적합성 선언문에 사용할 사양을 적극적으로 결정한 경우, 이 수치를 사용하여 응용 분야에 필요한 계산된 사양보다 훨씬 낮은 교정 불확도를 제공할 수 있는 교정 실험실을 선택할 수도 있습니다. 후자는 미리 정의된 결정 규칙이 결정적이지 않은 적합성 선언문으로 이어지는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.
아래 섹션에서는 고객이 특정 전류 트랜스듀서 애플리케이션의 사양을 제공할 수 없는 경우 일반 데이터시트 데이터를 기반으로 허용 오차 사양을 계산하는 방법에 대해 설명합니다.
캘리브레이션을 위한 장치 구성
기본적으로 보정할 수 있는 세 가지 장치 구성이 있습니다.
- 전류 출력이 있는 전류 변환기
- 전압 출력이 있는 전류 변환기
- 전류 출력 기능이 있는 전류 트랜스듀서 + 전압 출력 모듈(VOM)이 있는 DaniSense 시스템 인터페이스 유닛(DSSIU)
구성 옵션은 다음 문서와 매뉴얼에 설명되어 있습니다:
전류 출력이 있는 전류 변환기
캘리브레이션 연구소는 보통 고객에게 5~10개의 측정 지점을 제공합니다. 그러나 이 부분에 대한 표준은 없으므로 고객이 자유롭게 측정 지점을 선택할 수 있습니다. 고려해야 할 것은 실험실 장비의 기술적 경계 조건뿐입니다.
테스트할 전류 값이 결정되면 데이터시트에 따라 정확도를 계산할 수 있습니다. DS200ID 전류 센서의 정확도는 아래에 계산되어 있습니다. 필요한 값은 데이터시트 2페이지에서 확인할 수 있습니다.
다음 그림에서 필수 매개변수는 빨간색으로 표시되어 있습니다. 정확도 계산은 아래에서 DC 신호에 대해 수행됩니다.
기본 정격 전류 DC의 15A 또는 5%에 대해 다음과 같은 절대 오차가 발생합니다:
이 공식을 사용하면 모든 테스트 지점에 대한 절대 오차(mA)를 계산할 수 있습니다. 허용 오차는 백분율 오류로 정의할 수도 있습니다.
댄센스의 독점적인 플럭스 게이트 기술을 기반으로 하는 현재 트랜스듀서는 매우 견고하고 내구성이 뛰어난 제품이지만, 사용 중 물리적 재료의 스트레스와 노화는 장기적으로 성능에 약간의 영향을 미칠 수 있습니다. 중고 디바이스를 캘리브레이션할 때 이러한 노화 과정을 허용 오차 한계에 포함시킬 수 있습니다. 시간 경과에 따른 오프셋 안정성은
데이터시트에서 확인할 수 있습니다. 이 매개변수는 절대 오차 값 𝜖𝑡𝑜𝑡에 추가할 수도 있습니다. 그러면 해당 계산 공식이 생성됩니다.
‘시간 경과에 따른 안정성’ 매개변수가 지정된 최대값으로 한 방향으로만 이동하여 가능한 가장 큰 오차를 발생시킬 가능성은 거의 없습니다. 이러한 이유로 일부 사용자는 이 매개변수를 계산된 확률로만 고려합니다. 그러나 위의 공식을 사용하여 데이터 시트에 따라 최악의 시나리오를 계산할 수 있습니다.
교정 실험실과의 커뮤니케이션을 용이하게 하기 위해 고객은 필요한 허용 오차 값을 정의하고 교정 실험실의 주문에 따라 이를 지정해야 합니다. 측정값이 이러한 관련 허용 오차 값 내에 있는 경우 고객은 현재 트랜스듀서를 애플리케이션에서 계속 사용할 수 있습니다.
전압 출력이 있는 전류 변환기
전류 트랜스듀서의 하우징에서 직접 전압 출력을 제공하기 위해 전압 출력 모듈(VOM)이 하우징에 직접 설치됩니다. 전압 신호는 표준 BNC 케이블을 사용하여 BNC 소켓에서 각 측정 기기에 연결할 수 있습니다.
전압 출력이 있는 전류 트랜스듀서는 일반적으로 전류 트랜스듀서 자체에서 2차 전류를 전압 출력 신호로 변환하는 추가 작업으로 인해 오차 값이 약간 더 높으며, 이는 사용자 측에서 거의 동일한 정확도 저하로 수행해야 하는 작업입니다. 또한 내장된 측정 저항은 물리적 구성 요소 드리프트로 인해 시간이 지남에 따라 비율 오차 값이 증가할 수 있습니다.
데이터 시트에서 이러한 추가 에이징 프로세스는 “비율 안정성” 매개변수로 지정됩니다. 따라서 고객이 이미 일정 기간 동안 사용한 장치를 보정해야 하는 경우 오차 허용 오차를 계산할 때 이 매개변수도 고려해야 합니다.
새 장치의 경우 전류 출력이 있는 전류 트랜스듀서의 경우와 동일한 절차를 사용할 수 있습니다.
전압 출력이 있는 새 디바이스의 오차 한계를 계산하는 공식입니다:
전압 출력이 있는 중고 디바이스의 오차 한계를 계산하는 공식입니다:
이전 장의 마지막 부분에서 설명한 것처럼 이것은 최악의 시나리오입니다. 필요한 허용 오차 값과 ‘시간 경과에 따른 오프셋 안정성’ 및 ‘비율 안정성’ 매개변수를 고려하는 방법은 고객이 결정해야 합니다. 위의 공식은 데이터 시트에 따른 최악의 시나리오입니다.
전류 트랜스듀서(DSSIU( DaniSense 시스템 인터페이스유닛) 포함)
이 구성에서 전압 출력 모듈(VOM)은 DSSIU-6-1U-V에 있습니다. 전압 출력은 미니 XLR 소켓(3)을 통해 제공됩니다.
원칙적으로 DSSIU-6-1U-V의 VOM은 연결된 전류 트랜스듀서 없이도 교정할 수 있습니다. 이를 위해 사용할 전류 트랜스듀서의 전류 출력 신호에 해당하는 전류 신호가 D-SUB 연결을 통해 테스트 항목에 적용됩니다. 테스트 포인트는 사전에 고객과 합의합니다.
구현된 모듈의 허용 오차 값은 DSSIU-6-1U-V 데이터 시트에서 확인할 수 있습니다. 다시 한 번 강조하지만, VOM의 구성 요소 드리프트에 유의하여 허용 오차 계산에 시간 경과에 따른 안정성이 고려되었는지 확인해야 합니다.
여기에 지정된 매개변수는 다음 값을 참조합니다.
오프셋 오류 | ppm은IPN DC를 나타냅니다.
비율 오류 | ppm은 판독값을 나타냅니다.
그러나 시스템 장치와 함께 전류 트랜스듀서를 캘리브레이션하는 것이 좋습니다. 이렇게 하면 측정기까지 전체 전류 측정 체인이 보정됩니다. 이 경우 전류 트랜스듀서는 개별 채널에 할당됩니다.
캘리브레이션 측정 및 결과
일부 애플리케이션의 경우 적합성 선언이 필요합니다. 이 경우 고객은 해당 정확도 측정을 제공하는 IEC 17025에 따라 인증된 시험 기관에 전류 트랜스듀서를 보냅니다. 원칙적으로 필요한 허용 오차 한계(충족해야 하는 정확도 값)를 정의하는 것은 고객의 몫입니다. 종종 허용 오차 한계는 개별 측정 지점에 대한 현재 트랜스듀서의 데이터 시트에 따라 계산되고 의사 결정의 근거로 각 적합성 선언에 문서화됩니다.
IEC 17025에 따라 인증된 모든 시험소는 개별 측정 지점에 대해 존재하는 측정 불확실성도 표시해야 합니다. 따라서 측정값은 관련 측정 불확실성과 함께 그래픽으로 표시되는 경우가 많습니다.
위의 다이어그램은 측정값 A만이 허용 오차 한계 내에 있을 확률이 100%임을 보여줍니다. 측정 B의 경우 측정 불확실성이 크기 때문에 측정값이 허용 오차 한계를 벗어날 수 있는 잠재적 위험이 있습니다. 이는 적합성에 대한 잘못된 결정이 내려질 수 있음을 의미합니다.
측정 결과 평가에서 이를 가시화하기 위해 “비 이진 문”이 도입되었습니다. 따라서 위 그림의 측정 결과 B는 “합격” 대신 “조건부 합격”으로 평가할 수 있습니다. 이 명칭을 사용하면 측정 결과에 전류 트랜스듀서가 허용 오차 한계를 벗어날 수 있는 잔여 확률이 포함되어 있음을 즉시 알 수 있습니다.
종종 측정 불확실성이 전류 트랜스듀서의 계산된 허용 오차 한계보다 큰 경우가 있습니다. 이로 인해 “조건부 불합격” 평가가 발생할 수 있습니다. 다른 교정 실험실에서는 측정 불확실성이 낮기 때문에 이러한 평가에도 불구하고 전류 트랜스듀서가 데이터시트 사양에 따른 허용 오차 한계 내에 있을 확률이 높습니다.
허용 오차 한계와 관련하여 측정 불확실성이 높은 것으로 간주되는 실험실에서 명확한 이진 평가를 얻으려면 허용 오차 한계를 계산할 때 측정 불확실성을 고려할 것을 권장합니다.
이 권장 사항은 실제 사례를 통해 가장 잘 설명됩니다. 예를 들어, DS600ID의 DC 캘리브레이션 보고서에는 다음과 같은 측정 결과가 포함되어 있습니다.
정격 1차 전류의 20%를 포함하여 측정된 편차가 결정된 데이터시트 허용 오차보다 높습니다. 위에서 언급한 전류 트랜스듀서의 총 정확도를 계산하는 공식에서 우리는 A로 결과를 받았으며 편차는 측정값 Ireading의%로 표시되는 것이 매우 일반적입니다. 다음 공식을 사용하면 양수 및 음수 최대 허용 오차 값을 % 단위로 계산할 수 있습니다.
데이터시트에 따른 최대 허용 오차(%)는 판독값의 %입니다:
이제 데이터시트 허용 오차에 Y축의 양방향에서 실험실 측정 불확도의 두 배를 추가할 수 있습니다. 공식은 다음과 같습니다.
더 나은 개요를 위해 측정된 편차를 계산된 측정 불확실성과 함께 표시하는 것이 유용합니다. 완전성을 위해 여기에 공식도 언급해야 합니다.
다음 다이어그램은 공칭 전류의 20% 이상에서 교정 실험실에서 “조건부 불합격”으로 평가된 전류 트랜스듀서 DS600ID의 측정값을 보여줍니다. 빨간색 십자가는 계산된 허용 오차 값을 벗어난 것입니다. 그러나 측정 불확도는 허용 오차 한계와 관련하여 높은 것으로 평가되어야 합니다.
전류 트랜스듀서의 진한 파란색 허용 오차 한계는 각 측정 지점에 대해 실험실 측정 불확도의 두 배만큼 각각 증가했습니다. 가로 녹색 막대는 조정된 허용 오차 한계를 나타냅니다. 이제 교정 실험실은 명확한 이진 진술을 할 수 있습니다.
AC 캘리브레이션의 특별한 측면
총 오차에 대한 계산 공식에 DC 및 AC rms 값이 포함되어 있어도 AC 신호의 정확도 계산은 동일한 방식에 따릅니다.