I. Ievads
Ūdens var aizdegt sveces, vai tā ir taisnība?Tā ir taisnība!
Vai tā ir taisnība, ka čūskas baidās no realgara?Tas ir nepatiess!
Tas, ko mēs šodien apspriedīsim, ir:
Traucējumi var uzlabot mērījumu precizitāti, vai tā ir taisnība?
Normālos apstākļos traucējumi ir dabisks mērījumu ienaidnieks.Traucējumi samazinās mērījumu precizitāti.Smagos gadījumos mērījumi netiks veikti normāli.No šī viedokļa traucējumi var uzlabot mērījumu precizitāti, kas ir nepatiesi!
Tomēr vai tas tā vienmēr ir?Vai pastāv situācija, kad traucējumi nesamazina mērījumu precizitāti, bet gan uzlabo to?
Atbilde ir jā!
2. Iejaukšanās līgums
Apvienojumā ar faktisko situāciju mēs noslēdzam šādu vienošanos par traucējumiem:
- Traucējumi nesatur līdzstrāvas komponentus.Faktiskajos mērījumos traucējumi galvenokārt ir maiņstrāvas traucējumi, un šis pieņēmums ir pamatots.
- Salīdzinot ar izmērīto līdzstrāvas spriegumu, traucējumu amplitūda ir salīdzinoši maza.Tas atbilst faktiskajai situācijai.
- Traucējumi ir periodisks signāls vai vidējā vērtība ir nulle noteiktā laika periodā.Šis punkts ne vienmēr ir patiess faktiskajos mērījumos.Tomēr, tā kā traucējumi parasti ir augstākas frekvences maiņstrāvas signāls, lielākajai daļai traucējumu vienošanās par nulles vidējo vērtību ir saprātīga ilgākam laika periodam.
3. Mērījumu precizitāte pie traucējumiem
Lielākajā daļā elektrisko mērinstrumentu un skaitītāju tagad tiek izmantoti AD pārveidotāji, un to mērījumu precizitāte ir cieši saistīta ar AD pārveidotāja izšķirtspēju.Vispārīgi runājot, AD pārveidotājiem ar augstāku izšķirtspēju ir augstāka mērījumu precizitāte.
Tomēr AD izšķirtspēja vienmēr ir ierobežota.Pieņemot, ka AD izšķirtspēja ir 3 biti un augstākais mērīšanas spriegums ir 8 V, AD pārveidotājs ir līdzvērtīgs skalai, kas sadalīta 8 daļās, katra iedalīšana ir 1 V.ir 1V.Šīs AD mērījumu rezultāts vienmēr ir vesels skaitlis, un decimāldaļa vienmēr tiek pārnesta vai izmesta, kas tiek pieņemta šajā rakstā.Pārnēsāšana vai izmešana radīs mērījumu kļūdas.Piemēram, 6,3 V ir lielāks par 6 V un mazāks par 7 V.AD mērījuma rezultāts ir 7V, un ir kļūda 0,7V.Mēs šo kļūdu saucam par AD kvantēšanas kļūdu.
Analīzes ērtībai mēs pieņemam, ka skalai (AD pārveidotājam) nav citu mērījumu kļūdu, izņemot AD kvantēšanas kļūdu.
Tagad mēs izmantojam šādas divas identiskas skalas, lai izmērītu divus līdzstrāvas spriegumus, kas parādīti 1. attēlā, bez traucējumiem (ideālā situācijā) un ar traucējumiem.
Kā parādīts 1. attēlā, faktiskais izmērītais līdzstrāvas spriegums ir 6,3 V, un līdzstrāvas spriegumam kreisajā attēlā nav nekādu traucējumu, un tā ir nemainīga vērtība.Attēlā labajā pusē ir parādīta līdzstrāva, ko traucē maiņstrāva, un vērtībā ir noteiktas svārstības.Līdzstrāvas spriegums labajā diagrammā ir vienāds ar līdzstrāvas spriegumu kreisajā diagrammā pēc traucējumu signāla novēršanas.Sarkanais kvadrāts attēlā attēlo AD pārveidotāja konversijas rezultātu.
Ideāls līdzstrāvas spriegums bez traucējumiem
Pievienojiet traucējošu līdzstrāvas spriegumu ar vidējo vērtību nulle
Veiciet 10 līdzstrāvas mērījumus abos gadījumos iepriekš attēlā un pēc tam 10 mērījumu vidējo vērtību.
Pirmā skala kreisajā pusē tiek mērīta 10 reizes, un rādījumi katru reizi ir vienādi.AD kvantēšanas kļūdas ietekmes dēļ katrs rādījums ir 7 V.Pēc 10 mērījumu vidējās noteikšanas rezultāts joprojām ir 7 V.AD kvantēšanas kļūda ir 0,7 V, un mērījumu kļūda ir 0,7 V.
Otrā skala labajā pusē ir krasi mainījusies:
Interferences sprieguma un amplitūdas pozitīvā un negatīvā atšķirības dēļ AD kvantēšanas kļūda dažādos mērījumu punktos ir atšķirīga.Mainoties AD kvantēšanas kļūdai, AD mērījumu rezultāts mainās no 6V līdz 7V.Septiņi mērījumi bija 7 V, tikai trīs bija 6 V, un 10 mērījumu vidējais rādītājs bija 6,3 V!Kļūda ir 0V!
Patiesībā neviena kļūda nav neiespējama, jo objektīvajā pasaulē nav stingra 6,3 V!Tomēr patiešām ir:
Ja nav traucējumu, jo katrs mērījuma rezultāts ir vienāds, pēc 10 mērījumu vidējās noteikšanas kļūda paliek nemainīga!
Ja ir atbilstošs traucējumu apjoms, pēc 10 mērījumu vidējās noteikšanas AD kvantēšanas kļūda tiek samazināta par lielumu!Izšķirtspēja ir uzlabota par lielumu!Mērījumu precizitāte ir arī uzlabota par lielumu!
Galvenie jautājumi ir:
Vai tas ir tas pats, ja izmērītais spriegums ir citas vērtības?
Lasītāji var vēlēties ievērot vienošanos par traucējumiem otrajā sadaļā, izteikt traucējumus ar skaitliskām vērtībām, uzlikt traucējumus izmērītajam spriegumam un pēc tam aprēķināt katra punkta mērījumu rezultātus saskaņā ar AD pārveidotāja pārneses principu. , un pēc tam aprēķiniet vidējo vērtību verifikācijai, ja vien traucējumu amplitūda var izraisīt nolasījuma izmaiņas pēc AD kvantēšanas un paraugu ņemšanas frekvence ir pietiekami augsta (traucējumu amplitūdas izmaiņām ir pārejas process, nevis divas pozitīvas un negatīvas vērtības ), un precizitāte ir jāuzlabo!
Var pierādīt, ka tikmēr, kamēr izmērītais spriegums nav gluži vesels skaitlis (tā neeksistē objektīvajā pasaulē), pastāvēs AD kvantēšanas kļūda neatkarīgi no tā, cik liela ir AD kvantēšanas kļūda, ja vien amplitūda traucējumi ir lielāki par AD kvantēšanas kļūdu vai lielāka par AD minimālo izšķirtspēju, tas izraisīs mērījumu rezultāta maiņu starp divām blakus esošajām vērtībām.Tā kā traucējumi ir pozitīvi un negatīvi simetriski, samazinājuma un pieauguma lielums un varbūtība ir vienādi.Tāpēc, kad faktiskā vērtība ir tuvāk kādai vērtībai, varbūtība, kura parādīsies, ir lielāka, un pēc vidējās noteikšanas tā būs tuvu kādai vērtībai.
Tas ir: vairāku mērījumu vidējai vērtībai (traucējumu vidējā vērtība ir nulle) jābūt tuvāk mērījuma rezultātam bez traucējumiem, tas ir, izmantojot maiņstrāvas traucējumu signālu ar vidējo vērtību nulli un vairāku mērījumu vidējo vērtību var samazināt līdzvērtīgo AD Quantize. kļūdas, uzlabot AD mērījumu izšķirtspēju un uzlabot mērījumu precizitāti!
Izlikšanas laiks: 13. jūlijs 2023
