I. Uvod
Voda može zapaliti svijeće, je li istina?To je istina!
Je li istina da se zmije boje realgara?To je laž!
Ono o čemu ćemo danas razgovarati je:
Smetnje mogu poboljšati točnost mjerenja, je li istina?
U normalnim okolnostima, interferencija je prirodni neprijatelj mjerenja.Smetnje će smanjiti točnost mjerenja.U težim slučajevima mjerenje se neće normalno provesti.Iz ove perspektive, smetnje mogu poboljšati točnost mjerenja, što je netočno!
Međutim, je li to uvijek slučaj?Postoji li situacija u kojoj smetnje ne smanjuju točnost mjerenja, već je poboljšavaju?
Odgovor je da!
2. Sporazum o miješanju
U kombinaciji sa stvarnim stanjem, sklapamo sljedeći ugovor o smetnji:
- Smetnje ne sadrže istosmjerne komponente.U stvarnom mjerenju, smetnje su uglavnom AC smetnje i ova je pretpostavka razumna.
- U usporedbi s izmjerenim istosmjernim naponom, amplituda smetnji je relativno mala.To je u skladu sa stvarnim stanjem.
- Interferencija je periodički signal ili je srednja vrijednost nula unutar fiksnog vremenskog razdoblja.Ova točka nije nužno točna u stvarnom mjerenju.Međutim, budući da je smetnja općenito izmjenični signal više frekvencije, za većinu smetnji konvencija nulte srednje vrijednosti je razumna za dulje vremensko razdoblje.
3. Točnost mjerenja pod smetnjama
Većina električnih mjernih instrumenata i mjerača sada koristi AD pretvarače, a njihova je točnost mjerenja usko povezana s razlučivošću AD pretvarača.Općenito govoreći, AD pretvarači veće rezolucije imaju veću točnost mjerenja.
Međutim, rezolucija AD je uvijek ograničena.Pretpostavljajući da je razlučivost AD 3 bita i da je najviši mjerni napon 8 V, AD pretvarač je ekvivalentan ljestvici podijeljenoj na 8 podjela, svaki podjeljak je 1 V.je 1V.Rezultat mjerenja ovog AD-a uvijek je cijeli broj, a decimalni dio se uvijek prenosi ili odbacuje, za što se pretpostavlja da se nosi u ovom radu.Nošenje ili odbacivanje uzrokovat će pogreške u mjerenju.Na primjer, 6,3 V je veće od 6 V i manje od 7 V.Rezultat mjerenja AD je 7V, a postoji greška od 0,7V.Tu grešku nazivamo greškom AD kvantizacije.
Radi lakše analize, pretpostavljamo da ljestvica (AD pretvarač) nema drugih pogrešaka mjerenja osim pogreške AD kvantizacije.
Sada koristimo takve dvije identične ljestvice za mjerenje dva istosmjerna napona prikazana na slici 1 bez smetnji (idealna situacija) i sa smetnjama.
Kao što je prikazano na slici 1, stvarni izmjereni istosmjerni napon je 6,3 V, a istosmjerni napon na lijevoj slici nema nikakvih smetnji i to je konstantna vrijednost u vrijednosti.Slika desno prikazuje istosmjernu struju poremećenu izmjeničnom strujom, a postoji određena fluktuacija vrijednosti.Istosmjerni napon u desnom dijagramu jednak je istosmjernom naponu u lijevom dijagramu nakon uklanjanja signala smetnje.Crveni kvadrat na slici predstavlja rezultat konverzije AD pretvarača.
Idealan istosmjerni napon bez smetnji
Primijenite interferentni istosmjerni napon sa srednjom vrijednošću nula
Napravite 10 mjerenja istosmjerne struje u dva slučaja na gornjoj slici, a zatim izračunajte prosjek 10 mjerenja.
Prva ljestvica s lijeve strane mjeri se 10 puta, a očitanja su svaki put ista.Zbog utjecaja pogreške AD kvantizacije, svako očitanje je 7V.Nakon 10 mjerenja u prosjeku, rezultat je još uvijek 7V.Pogreška AD kvantizacije je 0,7V, a pogreška mjerenja je 0,7V.
Druga ljestvica s desne strane dramatično se promijenila:
Zbog razlike u pozitivnom i negativnom dijelu interferencijskog napona i amplitude, pogreška AD kvantizacije je različita na različitim mjernim točkama.Pod promjenom pogreške AD kvantizacije, rezultat mjerenja AD mijenja se između 6V i 7V.Sedam mjerenja bilo je 7V, samo tri 6V, a prosjek od 10 mjerenja bio je 6,3V!Greška je 0V!
Zapravo, nijedna greška nije nemoguća, jer u objektivnom svijetu ne postoji striktno 6,3 V!Međutim, doista postoje:
U slučaju da nema smetnji, budući da je svaki rezultat mjerenja isti, nakon usrednjavanja 10 mjerenja, pogreška ostaje nepromijenjena!
Kada postoji odgovarajuća količina smetnji, nakon 10 mjerenja u prosjeku, greška AD kvantizacije se smanjuje za red veličine!Razlučivost je poboljšana za red veličine!Točnost mjerenja je također poboljšana za red veličine!
Ključna pitanja su:
Je li isto kada je izmjereni napon druge vrijednosti?
Čitatelji bi mogli slijediti dogovor o smetnjama u drugom odjeljku, izraziti smetnje nizom numeričkih vrijednosti, superponirati smetnje na izmjereni napon, a zatim izračunati rezultate mjerenja svake točke prema principu prijenosa AD pretvarača , a zatim izračunajte prosječnu vrijednost za provjeru, sve dok amplituda smetnje može uzrokovati promjenu očitanja nakon AD kvantizacije, a frekvencija uzorkovanja je dovoljno visoka (promjene amplitude smetnje imaju proces prijelaza, umjesto dvije vrijednosti pozitivne i negativne ), a točnost se mora poboljšati!
Može se dokazati da sve dok izmjereni napon nije točno cijeli broj (ne postoji u objektivnom svijetu), postojat će pogreška AD kvantizacije, bez obzira koliko velika pogreška AD kvantizacije bila, sve dok je amplituda ako je smetnja veća od pogreške AD kvantizacije ili veća od minimalne rezolucije AD, uzrokovat će promjenu rezultata mjerenja između dvije susjedne vrijednosti.Budući da je interferencija pozitivna i negativna simetrična, veličina i vjerojatnost smanjenja i povećanja su jednaki.Dakle, kada je stvarna vrijednost bliža kojoj vrijednosti, veća je vjerojatnost koja će se vrijednost pojaviti, a bit će blizu koje vrijednosti nakon usrednjavanja.
Odnosno: srednja vrijednost višestrukih mjerenja (srednja vrijednost smetnje je nula) mora biti bliža rezultatu mjerenja bez smetnji, to jest, upotrebom AC interferencijskog signala sa srednjom vrijednošću nula i usrednjavanjem višestrukih mjerenja može se smanjiti ekvivalentna AD kvantizacija pogreške, poboljšajte razlučivost AD mjerenja i poboljšajte točnost mjerenja!
Vrijeme objave: 13. srpnja 2023
