전기 측정 오차 및 보정에 대해서 알아보자.

전기 측정에서는 측정 기기의 정확도에 따라 측정 오차가 발생할 수 있습니다. 이러한 측정 오차는 대개 측정 기기의 불완전한 정확도, 측정 환경의 영향, 측정 대상의 불완전한 특성 등으로 인해 발생합니다. 이러한 오차를 최소화하고 측정값의 정확도를 향상시키기 위해서는 보정(calibration) 작업이 필요합니다.

 

전기 측정에서 발생하는 오차는 크게 다음과 같은 종류로 나눌 수 있습니다.

 

1) 정확도 오차

정확도 오차는 측정 기기 자체의 정확도가 부족하여 발생하는 오차입니다. 대개 측정 기기 제조사에서는 정확도를 표시하기 위해 % 또는 ppm(백만분율) 등으로 표현합니다. 예를 들어, 1%의 정확도를 가진 측정 기기에서 1V의 전압을 측정할 때, 실제 값은 1.01V ~ 0.99V 사이의 값으로 측정될 수 있습니다.

 

 

 

2) 불확실성 오차

불확실성 오차는 측정 결과에 대한 불확실성을 나타내는 오차입니다. 측정 결과에 대한 불확실성은 측정 기기의 해상도, 노이즈, 영향을 미치는 외부 환경 등에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 10bit ADC에서 1V의 전압을 측정하면 1LSB(least significant bit)의 값이 0.976mV로 측정됩니다. 이러한 불확실성 오차는 측정 대상의 불확실성에 대한 측정 기기의 반영으로 이해됩니다.

 

3) 시스템 오차

시스템 오차는 측정 기기나 시스템의 불완전한 성능으로 발생하는 오차입니다. 예를 들어, 전류 측정을 위한 샌더(Sander) 회로에서 발생하는 전압 강하나, 다이오드 검출기 방식에서 발생하는 삼중 상태(DC offset, clipping, saturation) 등이 시스템 오차의 예입니다.

 

 

 

4) 환경적 오차

환경적 오차는 측정 환경의 영향으로 발생하는 오차입니다. 예를 들어, 온도나 습도의 변화에 따라 측정값이 변하는 경우가 이에 해당됩니다. 또한, 전자기장, 진동 등의 외부 요인이 측정값에 영향을 미치는 경우도 있습니다.

 

5) 인과적 오차

인과적 오차는 측정 대상의 불완전한 특성으로 인해 발생하는 오차입니다. 예를 들어, 저항 측정을 위해 사용되는 멀티미터에서 접촉저항의 영향으로 인해 발생하는 오차나, 측정 대상의 비선형적 특성에 의해 발생하는 오차 등이 이에 해당됩니다.

 

이러한 오차를 최소화하고 측정값의 정확도를 향상시키기 위해서는 보정(calibration) 작업이 필요합니다. 보정은 측정 기기의 정확도를 검증하고, 오차를 보정하여 측정 결과의 정확도를 높이는 작업입니다.

 

 

 

보정 작업은 크게 내부 보정과 외부 보정으로 나눌 수 있습니다. 내부 보정은 측정 기기 자체에서 보정 작업을 수행하는 것으로, 대개 자동으로 이루어집니다. 내부 보정 작업은 측정 기기의 센서, ADC 등을 통해 내부적으로 보정된 값을 이용하여 측정 오차를 보정합니다.

 

외부 보정은 측정 기기 외부에서 보정 작업을 수행하는 것으로, 대개 수동으로 이루어집니다. 외부 보정은 보정용 교정기기나 표준교정기기를 이용하여 측정 기기의 오차를 측정한 뒤, 이를 보정하는 작업입니다.

 

보정 작업에서는 대개 두 가지 종류의 보정 계수를 사용합니다. 첫째는 오프셋 보정 계수로, 이는 측정 기기의 출력값이 0일 때의 보정 계수입니다. 둘째는 게인 보정 계수로, 이는 측정 기기의 출력값이 최대일 때의 보정 계수입니다. 이러한 보정 계수는 대개 EEPROM 등에 저장되어 측정 기기가 작동할 때 이를 참조하여 보정 작업을 수행합니다.

 

 

 

보정 작업을 통해 오차를 최소화하고 측정 결과의 정확도를 높이는 것은 전기 측정에서 매우 중요한 작업입니다. 이를 통해 측정 대상에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있으며, 이를 바탕으로 안전한 전기 시스템을 유지하고 최적화된 전기 설계를 할 수 있습니다. 보정 작업은 전기 측정뿐만 아니라 다양한 분야에서 측정 결과의 정확도를 높이기 위해 사용됩니다. 측정값의 정확도가 중요한 분야에는 의료, 환경, 기상 등이 있습니다.

 

보정 작업을 수행할 때는 측정 기기의 정확도와 특성을 이해하고, 보정용 교정기기나 표준교정기기를 사용하여 정확한 보정 계수를 설정하는 것이 매우 중요합니다. 보정 작업은 주기적으로 수행되어야 하며, 보정 주기는 측정 기기의 특성과 사용 환경에 따라 다릅니다.

 

보정 작업은 측정 결과의 정확도를 높이기 위한 중요한 작업이지만, 완벽한 보정은 어렵습니다. 따라서 보정된 측정값도 오차를 포함할 수 있으며, 이에 대한 이해와 검증이 필요합니다. 또한, 측정값의 정확도를 높이기 위해 보정 외에도 적절한 측정 방법과 환경 조건을 설정하는 것이 중요합니다.

 

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