I. Bevezetés
A víz meggyújthat gyertyát, igaz?Ez igaz!
Igaz, hogy a kígyók félnek a realgartól?Ez hamis!
Amit ma megbeszélünk:
Az interferencia javíthatja a mérési pontosságot, igaz?
Normál körülmények között az interferencia a mérés természetes ellensége.Az interferencia csökkenti a mérési pontosságot.Súlyos esetekben a mérés nem a szokásos módon történik.Ebből a szempontból az interferencia javíthatja a mérési pontosságot, ami hamis!
Ez azonban mindig így van?Van-e olyan helyzet, amikor az interferencia nem csökkenti, hanem javítja a mérési pontosságot?
A válasz igen!
2. Interferencia megállapodás
A tényleges helyzettel kombinálva a következő megállapodást kötjük az interferenciáról:
- Az interferencia nem tartalmaz egyenáramú összetevőket.A tényleges mérés során az interferencia főként váltakozó áramú interferencia, és ez a feltételezés ésszerű.
- A mért egyenfeszültséghez képest az interferencia amplitúdója viszonylag kicsi.Ez megfelel a valós helyzetnek.
- Az interferencia periodikus jel, vagy az átlagérték nulla egy meghatározott időtartamon belül.Ez a pont nem feltétlenül igaz a tényleges mérésnél.Mivel azonban az interferencia általában magasabb frekvenciájú váltakozó áramú jel, a legtöbb interferencia esetében a nulla átlag konvenciója ésszerű hosszabb ideig.
3. Mérési pontosság interferencia alatt
A legtöbb elektromos mérőműszer és mérőeszköz ma már AD konvertert használ, mérési pontosságuk szorosan összefügg az AD konverter felbontásával.Általánosságban elmondható, hogy a nagyobb felbontású AD konverterek nagyobb mérési pontossággal rendelkeznek.
Az AD felbontása azonban mindig korlátozott.Feltételezve, hogy az AD felbontása 3 bit, a legnagyobb mérési feszültség pedig 8 V, az AD konverter egy 8 osztásra osztott skálának felel meg, mindegyik osztás 1 V.az 1V.Ennek az AD-nek a mérési eredménye mindig egész szám, és a tizedes részt mindig hordozza vagy eldobja, amit ebben a dolgozatban hordozottnak feltételezünk.A szállítás vagy eldobás mérési hibákat okoz.Például a 6,3 V nagyobb, mint 6 V, és kisebb, mint 7 V.Az AD mérési eredmény 7V, és 0,7V hiba van.Ezt a hibát AD kvantálási hibának nevezzük.
Az elemzés megkönnyítése érdekében feltételezzük, hogy a skálán (AD konverter) az AD kvantálási hibán kívül más mérési hibája nincs.
Most ilyen két azonos skálát használunk az 1. ábrán látható két egyenfeszültség mérésére interferencia nélkül (ideális helyzet) és interferenciával.
Amint az 1. ábrán látható, a ténylegesen mért egyenfeszültség 6,3 V, és a bal oldali ábrán látható egyenfeszültség nem okoz interferenciát, és állandó érték.A jobb oldali ábra a váltakozó áram által megzavart egyenáramot mutatja, és az értékben van bizonyos ingadozás.A jobb oldali diagram DC feszültsége megegyezik a bal oldali diagram egyenfeszültségével az interferenciajel megszüntetése után.Az ábrán látható piros négyzet az AD konverter átalakítási eredményét jelöli.
Ideális DC feszültség interferencia nélkül
Alkalmazzon zavaró egyenfeszültséget, amelynek átlagértéke nulla
Végezzen 10 mérést az egyenáramról a fenti ábrán látható két esetben, majd a 10 mérést átlagolja.
A bal oldali első skála mérése 10-szer történik, és a leolvasások minden alkalommal azonosak.Az AD kvantálási hiba hatása miatt minden leolvasás 7V.10 mérés átlagolása után az eredmény továbbra is 7V.Az AD kvantálási hiba 0,7 V, a mérési hiba 0,7 V.
A jobb oldali második skála drámaian megváltozott:
Az interferencia feszültség és az amplitúdó pozitív és negatív különbsége miatt az AD kvantálási hiba különböző mérési pontokon eltérő.Az AD kvantálási hiba változása alatt az AD mérési eredmény 6V és 7V között változik.A mérések közül hét volt 7V, csak három 6V, a 10 mérés átlaga pedig 6,3V!A hiba 0V!
Valójában egyetlen hiba sem lehetetlen, mert az objektív világban nincs szigorú 6,3 V!Vannak azonban valóban:
Abban az esetben, ha nincs interferencia, mivel minden mérési eredmény ugyanaz, 10 mérés átlagolása után a hiba változatlan marad!
Megfelelő mértékű interferencia esetén 10 mérés átlagolása után az AD kvantálási hiba egy nagyságrenddel csökken!A felbontás egy nagyságrenddel javul!A mérési pontosság is javul egy nagyságrenddel!
A kulcskérdések a következők:
Ugyanez, ha a mért feszültség más értékek?
Az olvasók követhetik a második részben található interferencia megállapodást, az interferenciát számértékekkel fejezik ki, az interferenciát a mért feszültségre helyezik, majd az AD konverter átviteli elve szerint kiszámítják az egyes pontok mérési eredményeit. , majd számítsa ki az átlagos értéket az ellenőrzéshez, mindaddig, amíg az interferencia amplitúdója megváltoztathatja az AD kvantálás utáni leolvasást, és a mintavételi frekvencia elég magas (az interferencia amplitúdójának változásainak átmeneti folyamata van, nem pedig két pozitív és negatív érték ), és a pontosságot javítani kell!
Bizonyítható, hogy amíg a mért feszültség nem pontosan egész szám (az objektív világban nem létezik), addig AD kvantálási hiba lesz, függetlenül attól, hogy mekkora az AD kvantálási hiba, amíg a az interferencia nagyobb, mint az AD kvantálási hibája vagy nagyobb, mint az AD minimális felbontása, akkor a mérési eredmény megváltozik két szomszédos érték között.Mivel az interferencia pozitív és negatív szimmetrikus, a csökkenés és a növekedés nagysága és valószínűsége egyenlő.Ezért amikor a tényleges érték melyik értékhez van közelebb, akkor nagyobb a valószínűsége annak, hogy melyik érték jelenik meg, és átlagolás után melyik értékhez kerül közel.
Azaz: a többszöri mérés átlagértékének (az interferencia átlagértéke nulla) közelebb kell lennie a mérési eredményhez interferencia nélkül, vagyis a váltóáramú interferenciajel nulla átlagértékkel történő felhasználása és a többszöri mérés átlagolása csökkentheti az egyenértékű AD Quantize hibákat, javítja az AD mérési felbontást és javítja a mérési pontosságot!
Feladás időpontja: 2023.07.13
