理解电池测试仪测量指标的精度
白皮书
引言
当您为研发实验室或生产线指定和购买电芯和电池测试设备时，必须透彻地了解设备的性能技术指标。虽然您很容易便能说明设备的价格、需要的通道数和每个通道的电流，但最关键的技术指标是精度。精准确定您的需求可能并不容易。在本白皮书中，您将了解到在测试设备领域是如何定义精度和误差的，如何通过四种方法确定精度，以及实际误差与指标规定的误差有什么区别。
开始：精度和误差是什么？
作为一家测试设备制造商，是德科技将精度定义为您测量参数与实际值之间的误差量。以电流测量精度为例。我们会标明仪器在您在进行电流测量时将遇到的误差量，例如我们测量一个 5 A 的电流，那么误差或不确定度就是 100 µA。
如果我们谈论的是电流编程或输出误差，那么它就是设置电流值与实际值之间的误差。例如，如果您想设置10 A 的恒流充电率，那么系统可能会有 25 mA 的编程误差。因此，您得到的输出值不是正好 10 A，而是与10 A 相差 25 mA 之内的某个值。
虽然我们举的是电流输出和测量的例子，但这个概念适用于任何可测量参数，例如电压（伏特）、电流（安培）、电阻（欧姆）、温度（℃）和各种单位的压力。对于系统输出的任何参数（通常仅限电压和电流），您同样也会有一个输出或编程误差。
这个主题似乎仅适用于电芯、电池测试仪或电池化成系统中的通道。但实际上这些精度技术指标适用于任何测量设备（如电压表或内阻测量仪器）或任何电源设备（如电源、源表模块或模拟输出信号发生器）。在讨论测量精度时，您经常会看到一个技术指标――测量分辨率。我们将在本白皮书末尾部分介绍测量分辨率。
指定精度的四种方法
目前指定精度的方法有四种。精度技术指标的实际数值是您将会遇到的误差量。您可以基于这个误差量和所需测量参数的真实值来确定精度。虽然本白皮书在后续的讨论中说的是测量精度，但这个概念同样适用于编程或输出精度。
1. 固定误差
如果是固定误差，那么误差就是一个固定值，例如 10 mA。这意味着无论您要测量的参数多大或多小，您遇到的都将是同一个误差量。例如，如果固定误差是 2 mA，那么无论您测量的是 100 mA 还是 100A，误差都是2 mA。
2. 量程的固定百分比
在这种情况下，误差绝对值会随着测量设备的量程放大或缩小，并将指定为满量程的百分比（FS 的 %）或量程的 %。例如，如果误差是满量程的 0.2%，满量程是 10 A，那么这个误差就是 10 A 的 0.2%，也就是 0.02 A 或20 mA。您在很多测量设备上都会看到多个量程；多量程的一个优势就是您可以根据要测量的参数大小选择
适合的量程，以便尽量减少测量误差。例如，假设您希望准确测量 500 mA 的信号。测量设备有三个量程：1 A、10 A 和 100 A。如果误差是满量程的0.2%，那么采用 1 A 量程，误差将会是 2 mA；采用 10 A 量程，误差将会是 20 mA；而采用 100 A 量程时，误差将会达到 200 mA。您使用这三个量程中的任何一个，都可以测量 500 mA 的信号，但是只有使用最小的量程时，误差才最小。
3. 增益和固定偏置
如果采用增益和固定偏置，那么误差就有两个分量。其中的增益项是一个可随着您要测量的参数大小而放大或缩小的误差分量，固定值是一个始终存在的数值。这个误差可显示为“读数的 % + 数值”。我们将精度指定为增益 + 固定偏置，这种方法适用于拥有一个量程或多个量程的测量设备。这是因为技术指标中并未包含“量程”。
我们再次以准确测量 500 mA 的信号为例。假设测量设备的精度技术指标为 0.1% + 750 µA。增益项为 0.1%，那么误差的增益项分量将为 500 mA 的 0.1%，也就是 500 µA。固定项分量为 750 µA。因此，测量 500 mA的总误差即为（500 µA + 750 µA）或 1.25 mA。
如果您将测量的信号扩大到 1 A，那么这个误差也会增加。在 1 A 时，误差的增益项分量将为 1 A 的 0.1%，或者说 1 mA。固定项分量将仍然为 750 µA。当测量 1 A 的信号时，总误差将为（1 mA + 750 µA）或 1.75 mA。虽然这种计算方法比较复杂，但这种增益+固定偏置的方法无疑是指定精度的最好方法，这也意味着测试设备提供商为表征测量设备做了充分而细致的工作。此外，由于误差会随着测量参数的大小而放大或缩小，这种增益+固定偏置的方法能够实现尽可能小的测量误差。
4. 增益和偏置作为量程的 %
从根本上来说，这种增益和偏置作为量程 % 的示例与第 3 种方法相同，不过您要基于量程来计算固定项。如果只有一个量程，那么第三种情况和第四种情况完全相同。
对于第四种情况，我们再次以使用 5-A 量程准确测量系统上 500 mA 电流信号为例。您的测量设备的精度技术指标为读数的 0.1% + 量程的 0.1%。增益项为 0.1%，那么误差的增益项分量将为 500 mA 的0.1%，也就是500 µA。固定项分量为 5 A 的 0.1%，或者说 0.005 A。因此，总误差将为（500 µA + 5 mA）或 5.5 mA。
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