Увод
Вода може да запали свеће, да ли је то истина?Истина је!
Да ли је тачно да се змије плаше реалгара?То је лажно!
Оно о чему ћемо данас разговарати је:
Интерференција може побољшати тачност мерења, да ли је истина?
У нормалним околностима, сметње су природни непријатељ мерења.Интерференција ће смањити тачност мерења.У тешким случајевима, мерење се неће обављати нормално.Из ове перспективе, сметње могу побољшати тачност мерења, што је погрешно!
Међутим, да ли је то увек тако?Да ли постоји ситуација у којој интерференција не смањује тачност мерења, већ је побољшава?
Одговор је да!
2. Споразум о мешању
У комбинацији са стварном ситуацијом, правимо следећи договор о мешању:
- Интерференција не садржи ДЦ компоненте.У стварном мерењу, сметње су углавном интерференције наизменичне струје, и ова претпоставка је разумна.
- У поређењу са измереним једносмерним напоном, амплитуда сметњи је релативно мала.Ово је у складу са стварним стањем.
- Интерференција је периодични сигнал, или је средња вредност нула у одређеном временском периоду.Ова тачка није нужно тачна у стварном мерењу.Међутим, пошто је сметња генерално АЦ сигнал више фреквенције, за већину сметњи, конвенција нулте средње вредности је разумна за дужи временски период.
3. Тачност мерења под сметњом
Већина електричних мерних инструмената и бројила сада користи АД претвараче, а њихова тачност мерења је уско повезана са резолуцијом АД претварача.Уопштено говорећи, АД претварачи веће резолуције имају већу тачност мерења.
Међутим, резолуција АД је увек ограничена.Под претпоставком да је резолуција АД 3 бита и највећи мерни напон 8В, АД конвертор је еквивалентан скали подељеној на 8 подела, свака подела је 1В.је 1В.Резултат мерења овог АД је увек цео број, а децимални део се увек преноси или одбацује, за који се претпоставља да се носи у овом раду.Ношење или одбацивање ће узроковати грешке у мерењу.На пример, 6,3В је веће од 6В и мање од 7В.Резултат мерења АД је 7В, а постоји грешка од 0,7В.Ову грешку називамо грешком АД квантизације.
Ради погодности анализе, претпостављамо да скала (АД претварач) нема других грешака мерења осим грешке АД квантизације.
Сада користимо такве две идентичне скале за мерење два једносмерна напона приказана на слици 1 без сметњи (идеална ситуација) и са сметњама.
Као што је приказано на слици 1, стварни измерени једносмерни напон је 6,3В, а једносмерни напон на левој слици нема никакве сметње и представља константну вредност.На слици десно приказана је једносмерна струја поремећена наизменичном струјом и постоји извесна флуктуација у вредности.Једносмерни напон на десном дијаграму једнак је једносмерном напону на левом дијаграму након елиминисања сигнала сметње.Црвени квадрат на слици представља резултат конверзије АД претварача.
Идеалан једносмерни напон без сметњи
Примените ометајући једносмерни напон са средњом вредношћу нула
Направите 10 мерења једносмерне струје у два случаја на горњој слици, а затим усредњите 10 мерења.
Прва скала са леве стране се мери 10 пута, а очитавања су сваки пут иста.Због утицаја грешке АД квантизације, свако очитавање је 7В.Након 10 мерења у просеку, резултат је и даље 7В.Грешка АД квантизације је 0,7В, а грешка мерења је 0,7В.
Друга скала са десне стране се драматично променила:
Због разлике у позитивном и негативном напону интерференције и амплитуде, грешка АД квантизације је различита у различитим тачкама мерења.Под променом грешке АД квантизације, резултат мерења АД се мења између 6В и 7В.Седам мерења је било 7В, само три су била 6В, а просек од 10 мерења је био 6,3В!Грешка је 0В!
У ствари, ниједна грешка није немогућа, јер у објективном свету не постоји строги 6,3В!Међутим, заиста постоје:
У случају да нема сметњи, пошто је сваки резултат мерења исти, након просечних 10 мерења, грешка остаје непромењена!
Када постоји одговарајућа количина сметњи, након 10 мерења усредсређена, грешка АД квантизације се смањује за ред величине!Резолуција је побољшана за ред величине!Тачност мерења је такође побољшана за ред величине!
Кључна питања су:
Да ли је исто када је измерени напон друге вредности?
Читаоци ће можда желети да прате договор о сметњама у другом одељку, изразе сметње низом нумеричких вредности, преклопе сметње на измерени напон, а затим израчунају резултате мерења сваке тачке према принципу преноса АД претварача. , а затим израчунајте просечну вредност за верификацију, све док амплитуда сметње може да изазове промену очитавања после АД квантизације, а фреквенција узорковања је довољно висока (промене амплитуде сметње имају прелазни процес, а не две вредности позитивне и негативне ), а тачност се мора побољшати!
Може се доказати да све док измерени напон није баш цео број (не постоји у објективном свету), постојаће грешка АД квантизације, без обзира на то колико је велика грешка АД квантизације, све док је амплитуда од интерференција је већа од грешке АД квантизације или већа од минималне резолуције АД, то ће проузроковати промену резултата мерења између две суседне вредности.Пошто је интерференција позитивна и негативна симетрична, величина и вероватноћа смањења и повећања су једнаке.Стога, када је стварна вредност ближа којој вредности, вероватноћа која ће се вредност појавити је већа и биће близу којој вредности након усредњавања.
То јест: средња вредност вишеструких мерења (средња вредност интерференције је нула) мора бити ближа резултату мерења без сметњи, то јест, коришћење сигнала сметње наизменичне струје са средњом вредношћу нула и усредњавањем више мерења може смањити еквивалентни АД Куантизе грешке, побољшајте резолуцију мерења АД и побољшајте тачност мерења!
Време поста: 13. јул 2023
