I. Introducere
Apa poate aprinde lumânări, este adevărat?E adevărat!
Este adevărat că șerpilor le este frică de realgar?Este fals!
Ceea ce vom discuta astăzi este:
Interferența poate îmbunătăți acuratețea măsurătorilor, este adevărat?
În circumstanțe normale, interferența este inamicul natural al măsurării.Interferența va reduce precizia măsurării.În cazuri severe, măsurarea nu va fi efectuată în mod normal.Din această perspectivă, interferența poate îmbunătăți acuratețea măsurătorilor, ceea ce este fals!
Cu toate acestea, este întotdeauna cazul?Există o situație în care interferența nu reduce precizia măsurării, ci o îmbunătățește?
Raspunsul este da!
2. Acord de interferență
În combinație cu situația actuală, facem următorul acord privind interferența:
- Interferența nu conține componente DC.În măsurarea efectivă, interferența este în principal interferență de curent alternativ, iar această ipoteză este rezonabilă.
- În comparație cu tensiunea DC măsurată, amplitudinea interferenței este relativ mică.Acest lucru este în concordanță cu situația actuală.
- Interferența este un semnal periodic sau valoarea medie este zero într-o perioadă fixă de timp.Acest punct nu este neapărat adevărat în măsurarea reală.Cu toate acestea, deoarece interferența este în general un semnal de curent alternativ cu frecvență mai mare, pentru majoritatea interferențelor, convenția mediei zero este rezonabilă pentru o perioadă mai lungă de timp.
3. Precizia măsurătorilor în condiții de interferență
Majoritatea instrumentelor și contoarelor electrice de măsurare folosesc acum convertoare AD, iar precizia lor de măsurare este strâns legată de rezoluția convertorului AD.În general, convertoarele AD cu rezoluție mai mare au o precizie mai mare de măsurare.
Cu toate acestea, rezoluția AD este întotdeauna limitată.Presupunând că rezoluția AD este de 3 biți și cea mai mare tensiune de măsurare este de 8V, convertorul AD este echivalent cu o scară împărțită în 8 diviziuni, fiecare diviziune fiind de 1V.este de 1V.Rezultatul măsurării acestui AD este întotdeauna un număr întreg, iar partea zecimală este întotdeauna purtată sau aruncată, ceea ce se presupune că este transportat în această lucrare.Transportul sau aruncarea va cauza erori de măsurare.De exemplu, 6,3 V este mai mare decât 6 V și mai puțin de 7 V.Rezultatul măsurării AD este de 7 V și există o eroare de 0,7 V.Numim această eroare AD eroare de cuantizare.
Pentru comoditatea analizei, presupunem că scara (convertorul AD) nu are alte erori de măsurare cu excepția erorii de cuantizare AD.
Acum, folosim astfel de două scale identice pentru a măsura cele două tensiuni DC prezentate în Figura 1 fără interferență (situație ideală) și cu interferență.
După cum se arată în Figura 1, tensiunea curentă curentă măsurată este de 6,3 V, iar tensiunea CC din figura din stânga nu are nicio interferență și este o valoare constantă.Figura din dreapta arată curentul continuu perturbat de curentul alternativ și există o anumită fluctuație a valorii.Tensiunea DC din diagrama din dreapta este egală cu tensiunea DC din diagrama din stânga după eliminarea semnalului de interferență.Pătratul roșu din figură reprezintă rezultatul conversiei convertorului AD.
Tensiune DC ideală fără interferențe
Aplicați o tensiune DC interferentă cu o valoare medie zero
Efectuați 10 măsurători ale curentului continuu în cele două cazuri din figura de mai sus și apoi media celor 10 măsurători.
Prima scară din stânga este măsurată de 10 ori, iar citirile sunt aceleași de fiecare dată.Datorită influenței erorii de cuantizare AD, fiecare citire este de 7V.După ce se face media a 10 măsurători, rezultatul este încă 7V.Eroarea de cuantizare AD este de 0,7 V, iar eroarea de măsurare este de 0,7 V.
A doua scară din dreapta s-a schimbat dramatic:
Datorită diferenței dintre pozitiv și negativ al tensiunii de interferență și al amplitudinii, eroarea de cuantizare AD este diferită la diferite puncte de măsurare.În cazul modificării erorii de cuantizare AD, rezultatul măsurării AD se schimbă între 6V și 7V.Șapte dintre măsurători au fost de 7V, doar trei au fost de 6V, iar media celor 10 măsurători a fost de 6,3V!Eroarea este 0V!
De fapt, nicio eroare nu este imposibilă, pentru că în lumea obiectivă, nu există 6.3V strict!Cu toate acestea, există într-adevăr:
În cazul în care nu există interferențe, deoarece fiecare rezultat al măsurătorilor este același, după media a 10 măsurători, eroarea rămâne neschimbată!
Când există o cantitate adecvată de interferență, după ce se face media a 10 măsurători, eroarea de cuantizare AD este redusă cu un ordin de mărime!Rezoluția este îmbunătățită cu un ordin de mărime!Precizia măsurătorilor este, de asemenea, îmbunătățită cu un ordin de mărime!
Întrebările cheie sunt:
Este la fel și când tensiunea măsurată este de alte valori?
Cititorii ar putea dori să urmeze acordul privind interferența din a doua secțiune, să exprime interferența cu o serie de valori numerice, să suprapună interferența tensiunii măsurate și apoi să calculeze rezultatele măsurătorii din fiecare punct conform principiului de transport al convertorului AD. , apoi calculați valoarea medie pentru verificare, atâta timp cât amplitudinea interferenței poate determina modificarea citirii după cuantizarea AD și frecvența de eșantionare este suficient de mare (modificările amplitudinii interferenței au un proces de tranziție, mai degrabă decât două valori pozitive și negative ), iar precizia trebuie îmbunătățită!
Se poate dovedi că atâta timp cât tensiunea măsurată nu este exact un număr întreg (nu există în lumea obiectivă), va exista o eroare de cuantizare AD, indiferent cât de mare este eroarea de cuantizare AD, atâta timp cât amplitudinea interferența este mai mare decât eroarea de cuantizare AD sau mai mare decât rezoluția minimă a AD, aceasta va face ca rezultatul măsurării să se schimbe între două valori adiacente.Deoarece interferența este simetrică pozitivă și negativă, mărimea și probabilitatea de scădere și creștere sunt egale.Prin urmare, atunci când valoarea reală este mai aproape de ce valoare, probabilitatea căreia va apărea este mai mare și va fi aproape de ce valoare după mediere.
Adică: valoarea medie a măsurătorilor multiple (valoarea medie a interferenței este zero) trebuie să fie mai aproape de rezultatul măsurării fără interferențe, adică utilizarea semnalului de interferență AC cu o valoare medie de zero și mediarea măsurătorilor multiple poate reduce echivalentul AD Quantize erori, îmbunătățiți rezoluția măsurătorilor AD și îmbunătățiți acuratețea măsurătorilor!
Ora postării: Iul-13-2023
