I. UVOD
Voda može zapaliti svijeće, da li je to istina?Istina je!
Da li je istina da se zmije boje realgara?To je lažno!
Ono o čemu ćemo danas razgovarati je:
Interferencija može poboljšati tačnost mjerenja, je li istina?
U normalnim okolnostima, smetnje su prirodni neprijatelj mjerenja.Interferencija će smanjiti preciznost mjerenja.U teškim slučajevima, mjerenje se neće obavljati normalno.Iz ove perspektive, smetnje mogu poboljšati tačnost mjerenja, što je pogrešno!
Međutim, da li je to uvijek tako?Postoji li situacija u kojoj interferencija ne smanjuje preciznost mjerenja, već je poboljšava?
Odgovor je da!
2. Sporazum o miješanju
U kombinaciji sa stvarnom situacijom, sklapamo sljedeći dogovor o smetnji:
- Interferencija ne sadrži DC komponente.U stvarnom mjerenju, smetnje su uglavnom AC smetnje, i ova pretpostavka je razumna.
- U poređenju sa izmerenim jednosmernim naponom, amplituda smetnji je relativno mala.Ovo je u skladu sa stvarnom situacijom.
- Interferencija je periodični signal, ili je srednja vrijednost nula unutar fiksnog vremenskog perioda.Ova tačka nije nužno tačna u stvarnom mjerenju.Međutim, budući da je smetnja općenito AC signal više frekvencije, za većinu smetnji, konvencija nulte srednje vrijednosti je razumna za duži vremenski period.
3. Preciznost mjerenja pod smetnjom
Većina električnih mjernih instrumenata i brojila sada koristi AD pretvarače, a njihova mjerna preciznost je usko povezana s rezolucijom AD pretvarača.Uopšteno govoreći, AD pretvarači veće rezolucije imaju veću tačnost merenja.
Međutim, rezolucija AD je uvijek ograničena.Pod pretpostavkom da je rezolucija AD 3 bita i najveći mjerni napon 8V, AD pretvarač je ekvivalentan skali podijeljenoj na 8 podjela, svaka podjela je 1V.je 1V.Rezultat mjerenja ovog AD je uvijek cijeli broj, a decimalni dio se uvijek prenosi ili odbacuje, za koji se pretpostavlja da se nosi u ovom radu.Nošenje ili odbacivanje će uzrokovati greške u mjerenju.Na primjer, 6,3V je veće od 6V i manje od 7V.Rezultat mjerenja AD je 7V, a postoji greška od 0,7V.Ovu grešku nazivamo greškom AD kvantizacije.
Radi pogodnosti analize, pretpostavljamo da skala (AD pretvarač) nema drugih grešaka mjerenja osim greške AD kvantizacije.
Sada koristimo takve dvije identične skale 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 jednosmjerni napon je 6,3V, a istosmjerni napon na lijevoj slici nema nikakve smetnje i predstavlja konstantnu vrijednost u vrijednosti.Slika desno prikazuje jednosmjernu struju poremećenu naizmjeničnom strujom i postoji određena fluktuacija u vrijednosti.DC napon na desnom dijagramu jednak je istosmjernom naponu na lijevom dijagramu nakon eliminacije signala smetnje.Crveni kvadrat na slici predstavlja rezultat konverzije AD pretvarača.
Idealan DC napon bez smetnji
Primijenite interferirajući DC napon sa srednjom vrijednošću nula
Napravite 10 mjerenja jednosmjerne struje u dva slučaja na gornjoj slici, a zatim u prosjeku 10 mjerenja.
Prva skala s lijeve strane se mjeri 10 puta, a očitanja su svaki put ista.Zbog uticaja greške AD kvantizacije, svako očitavanje je 7V.Nakon 10 mjerenja u prosjeku, rezultat je i dalje 7V.Greška AD kvantizacije je 0,7V, a greška merenja je 0,7V.
Druga skala na desnoj strani se dramatično promijenila:
Zbog razlike u pozitivnom i negativnom naponu interferencije i amplitude, greška AD kvantizacije je različita u različitim mjernim točkama.Pod promjenom greške AD kvantizacije, rezultat mjerenja AD se mijenja između 6V i 7V.Sedam merenja je bilo 7V, samo tri su bila 6V, a prosek od 10 merenja je bio 6,3V!Greška je 0V!
U stvari, nijedna greška nije nemoguća, jer u objektivnom svijetu ne postoji strogi 6.3V!Međutim, zaista postoje:
U slučaju da nema smetnji, pošto je svaki rezultat mjerenja isti, nakon prosječnog 10 mjerenja, greška ostaje nepromijenjena!
Kada postoji odgovarajuća količina smetnje, nakon 10 mjerenja u prosjeku, greška AD kvantizacije se smanjuje za red veličine!Rezolucija je poboljšana za red veličine!Preciznost mjerenja je također poboljšana za red veličine!
Ključna pitanja su:
Da li je isto kada je izmjereni napon druge vrijednosti?
Čitaoci će možda želeti da prate dogovor o smetnjama u drugom odeljku, izraze smetnje nizom numeričkih vrednosti, preklope smetnje na izmereni napon, a zatim izračunaju rezultate merenja svake tačke prema principu prenosa AD pretvarača. , a zatim izračunajte prosječnu vrijednost za verifikaciju, sve dok amplituda smetnje može uzrokovati promjenu očitanja nakon AD kvantizacije, a frekvencija uzorkovanja je dovoljno visoka (promjene amplitude smetnje imaju prijelazni proces, a ne dvije vrijednosti pozitivne i negativne ), a tačnost se mora poboljšati!
Može se dokazati da sve dok izmjereni napon nije baš cijeli broj (ne postoji u objektivnom svijetu), postojat će greška AD kvantizacije, bez obzira na to koliko je velika greška AD kvantizacije, sve dok je amplituda smetnja je veća od greške AD kvantizacije ili veća od minimalne rezolucije AD, to će uzrokovati promjenu rezultata mjerenja između dvije susjedne vrijednosti.Budući da je interferencija pozitivna i negativna simetrična, veličina i vjerovatnoća smanjenja i povećanja su jednake.Prema tome, kada je stvarna vrijednost bliža kojoj vrijednosti, vjerovatnoća koja će se vrijednost pojaviti je veća i bit će blizu kojoj vrijednosti nakon usrednjavanja.
To jest: srednja vrijednost višestrukih mjerenja (srednja vrijednost interferencije je nula) mora biti bliža rezultatu mjerenja bez smetnji, to jest, korištenje signala AC interferencije sa srednjom vrijednošću nula i usrednjavanjem više mjerenja može smanjiti ekvivalentni AD Quantize greške, poboljšajte rezoluciju AD mjerenja i poboljšajte tačnost mjerenja!
Vrijeme objave: Jul-13-2023
