I. úvod
Voda môže zapáliť sviečky, je to pravda?Je to pravda!
Je pravda, že hady sa boja realgaru?Je to falošné!
Dnes budeme diskutovať o:
Interferencia môže zlepšiť presnosť merania, je to pravda?
Za normálnych okolností je rušenie prirodzeným nepriateľom merania.Rušenie zníži presnosť merania.V závažných prípadoch sa meranie nevykoná normálne.Z tohto hľadiska môže rušenie zlepšiť presnosť merania, čo je nesprávne!
Je to však vždy tak?Existuje situácia, keď rušenie neznižuje presnosť merania, ale naopak ju zlepšuje?
Odpoveď je áno!
2. Dohoda o rušení
V kombinácii so skutočnou situáciou uzatvárame nasledujúcu dohodu o zásahu:
- Rušenie neobsahuje DC komponenty.Pri skutočnom meraní je rušením hlavne striedavé rušenie a tento predpoklad je opodstatnený.
- V porovnaní s nameraným jednosmerným napätím je amplitúda rušenia relatívne malá.To je v súlade so skutočným stavom.
- Rušenie je periodický signál alebo stredná hodnota je nula v rámci pevne stanoveného časového obdobia.Tento bod nemusí nevyhnutne platiť pri skutočnom meraní.Keďže však rušením je vo všeobecnosti striedavý signál s vyššou frekvenciou, pre väčšinu rušení je na dlhšie časové obdobie primeraná konvencia nulového priemeru.
3. Presnosť merania pri rušení
Väčšina elektrických meracích prístrojov a meračov dnes používa AD prevodníky a ich presnosť merania úzko súvisí s rozlíšením AD prevodníka.Všeobecne povedané, AD prevodníky s vyšším rozlíšením majú vyššiu presnosť merania.
Rozlíšenie AD je však vždy obmedzené.Za predpokladu, že rozlíšenie AD je 3 bity a najvyššie meracie napätie je 8V, AD prevodník je ekvivalentný stupnici rozdelenej na 8 dielikov, každý dielik je 1V.je 1V.Výsledok merania tohto AD je vždy celé číslo a desatinná časť je vždy prenášaná alebo vyradená, čo sa predpokladá v tomto dokumente.Prenášanie alebo vyhodenie spôsobí chyby merania.Napríklad 6,3 V je väčšie ako 6 V a menšie ako 7 V.Výsledok merania AD je 7V a chyba je 0,7V.Túto chybu nazývame AD kvantizačná chyba.
Pre pohodlie analýzy predpokladáme, že váha (AD prevodník) nemá žiadne iné chyby merania okrem chyby kvantizácie AD.
Teraz používame takéto dve identické stupnice na meranie dvoch jednosmerných napätí znázornených na obrázku 1 bez rušenia (ideálna situácia) a s rušením.
Ako je znázornené na obrázku 1, aktuálne namerané jednosmerné napätie je 6,3 V a jednosmerné napätie na ľavom obrázku nemá žiadne rušenie a je to konštantná hodnota.Na obrázku vpravo je znázornený jednosmerný prúd rušený striedavým prúdom a v hodnote je určité kolísanie.Jednosmerné napätie v pravom diagrame sa po odstránení rušivého signálu rovná jednosmernému napätiu v ľavom diagrame.Červený štvorec na obrázku predstavuje výsledok prevodu AD prevodníka.
Ideálne jednosmerné napätie bez rušenia
Použite rušivé jednosmerné napätie so strednou hodnotou nula
Vykonajte 10 meraní jednosmerného prúdu v dvoch prípadoch na obrázku vyššie a potom spriemerujte 10 meraní.
Prvá stupnica vľavo sa meria 10-krát a hodnoty sú zakaždým rovnaké.Vplyvom chyby kvantizácie AD je každé čítanie 7V.Po spriemerovaní 10 meraní je výsledok stále 7V.Chyba kvantizácie AD je 0,7 V a chyba merania je 0,7 V.
Druhá stupnica vpravo sa dramaticky zmenila:
V dôsledku rozdielu v kladnom a zápornom mieste interferenčného napätia a amplitúdy je chyba kvantovania AD v rôznych bodoch merania odlišná.Pri zmene chyby kvantizácie AD sa výsledok merania AD mení medzi 6V a 7V.Sedem z meraní bolo 7V, iba tri boli 6V a priemer z 10 meraní bol 6,3V!Chyba je 0V!
V skutočnosti žiadna chyba nie je nemožná, pretože v objektívnom svete neexistuje striktných 6,3 V!V skutočnosti však existujú:
V prípade žiadneho rušenia, pretože každý výsledok merania je rovnaký, po spriemerovaní 10 meraní zostáva chyba nezmenená!
Keď dôjde k primeranej miere rušenia, po spriemerovaní 10 meraní sa chyba kvantovania AD zníži o rád!Rozlíšenie sa zlepšilo o rádovo!Presnosť merania je tiež rádovo vylepšená!
Kľúčové otázky sú:
Je to rovnaké, keď je namerané napätie iné hodnoty?
Čitatelia môžu chcieť postupovať podľa dohody o interferencii v druhej časti, vyjadriť interferenciu radom číselných hodnôt, superponovať interferenciu na namerané napätie a potom vypočítať výsledky merania každého bodu podľa princípu prenosu AD prevodníka. a potom vypočítajte priemernú hodnotu na overenie, pokiaľ môže amplitúda interferencie spôsobiť zmenu čítania po kvantizácii AD a vzorkovacia frekvencia je dostatočne vysoká (zmeny amplitúdy interferencie majú skôr prechodový proces než dve hodnoty kladnej a zápornej ) a presnosť sa musí zlepšiť!
Dá sa dokázať, že pokiaľ namerané napätie nie je presne celé číslo (v objektívnom svete neexistuje), bude existovať chyba kvantovania AD, bez ohľadu na to, aká veľká je chyba kvantovania AD, pokiaľ bude amplitúda interferencia je väčšia ako chyba kvantizácie AD alebo väčšia ako minimálne rozlíšenie AD, spôsobí zmenu výsledku merania medzi dvoma susednými hodnotami.Keďže interferencia je kladná a záporná symetrická, veľkosť a pravdepodobnosť poklesu a nárastu sú rovnaké.Preto, keď sa skutočná hodnota priblíži ktorej hodnote, pravdepodobnosť, ktorá hodnota sa objaví, je väčšia a po spriemerovaní sa bude blížiť ktorej hodnote.
To znamená: stredná hodnota viacnásobných meraní (stredná hodnota interferencie je nula) musí byť bližšie k výsledku merania bez rušenia, to znamená, že pomocou striedavého rušivého signálu so strednou hodnotou nula a spriemerovaním viacerých meraní sa môže znížiť ekvivalent AD Quantize chyby, zlepšiť rozlíšenie merania AD a zlepšiť presnosť merania!
Čas odoslania: 13. júla 2023
