εισαγωγή
Το νερό μπορεί να ανάψει κεριά, είναι αλήθεια;Είναι αλήθεια!
Είναι αλήθεια ότι τα φίδια φοβούνται το realgar;Είναι ψεύτικο!
Αυτό που θα συζητήσουμε σήμερα είναι:
Οι παρεμβολές μπορούν να βελτιώσουν την ακρίβεια μέτρησης, είναι αλήθεια;
Υπό κανονικές συνθήκες, οι παρεμβολές είναι ο φυσικός εχθρός της μέτρησης.Οι παρεμβολές θα μειώσουν την ακρίβεια μέτρησης.Σε σοβαρές περιπτώσεις, η μέτρηση δεν θα πραγματοποιηθεί κανονικά.Από αυτή την άποψη, οι παρεμβολές μπορούν να βελτιώσουν την ακρίβεια μέτρησης, κάτι που είναι λάθος!
Ωστόσο, αυτό συμβαίνει πάντα;Υπάρχει περίπτωση όπου οι παρεμβολές δεν μειώνουν την ακρίβεια μέτρησης, αλλά τη βελτιώνουν;
Η απάντηση είναι ναι!
2. Συμφωνία παρεμβολής
Σε συνδυασμό με την πραγματική κατάσταση, κάνουμε την ακόλουθη συμφωνία σχετικά με την παρέμβαση:
- Οι παρεμβολές δεν περιέχουν εξαρτήματα DC.Στην πραγματική μέτρηση, η παρεμβολή είναι κυρίως παρεμβολή AC, και αυτή η υπόθεση είναι λογική.
- Σε σύγκριση με τη μετρούμενη τάση DC, το πλάτος της παρεμβολής είναι σχετικά μικρό.Αυτό είναι σύμφωνο με την πραγματική κατάσταση.
- Η παρεμβολή είναι ένα περιοδικό σήμα ή η μέση τιμή είναι μηδέν μέσα σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο.Αυτό το σημείο δεν ισχύει απαραίτητα στην πραγματική μέτρηση.Ωστόσο, δεδομένου ότι η παρεμβολή είναι γενικά ένα σήμα AC υψηλότερης συχνότητας, για τις περισσότερες παρεμβολές, η σύμβαση του μηδενικού μέσου όρου είναι λογική για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.
3. Ακρίβεια μέτρησης υπό παρεμβολές
Τα περισσότερα ηλεκτρικά όργανα μέτρησης και μετρητές χρησιμοποιούν πλέον μετατροπείς AD και η ακρίβεια μέτρησής τους σχετίζεται στενά με την ανάλυση του μετατροπέα AD.Σε γενικές γραμμές, οι μετατροπείς AD με υψηλότερη ανάλυση έχουν υψηλότερη ακρίβεια μέτρησης.
Ωστόσο, η ανάλυση του AD είναι πάντα περιορισμένη.Υποθέτοντας ότι η ανάλυση του AD είναι 3 bit και η υψηλότερη τάση μέτρησης είναι 8 V, ο μετατροπέας AD είναι ισοδύναμος με μια κλίμακα χωρισμένη σε 8 υποδιαιρέσεις, κάθε διαίρεση είναι 1 V.είναι 1V.Το αποτέλεσμα της μέτρησης αυτού του AD είναι πάντα ένας ακέραιος και το δεκαδικό μέρος φέρεται πάντα ή απορρίπτεται, το οποίο θεωρείται ότι φέρεται σε αυτό το έγγραφο.Η μεταφορά ή η απόρριψη θα προκαλέσει σφάλματα μέτρησης.Για παράδειγμα, το 6,3V είναι μεγαλύτερο από 6V και μικρότερο από 7V.Το αποτέλεσμα της μέτρησης AD είναι 7V και υπάρχει σφάλμα 0,7V.Αυτό το σφάλμα ονομάζουμε σφάλμα κβαντισμού AD.
Για τη διευκόλυνση της ανάλυσης, υποθέτουμε ότι η κλίμακα (μετατροπέας AD) δεν έχει άλλα σφάλματα μέτρησης εκτός από το σφάλμα κβαντοποίησης AD.
Τώρα, χρησιμοποιούμε τέτοιες δύο ίδιες κλίμακες για να μετρήσουμε τις δύο τάσεις συνεχούς ρεύματος που φαίνονται στο σχήμα 1 χωρίς παρεμβολές (ιδανική κατάσταση) και με παρεμβολές.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, η πραγματική μετρούμενη τάση DC είναι 6,3 V και η τάση συνεχούς ρεύματος στο αριστερό σχήμα δεν έχει καμία παρεμβολή και είναι μια σταθερή τιμή σε τιμή.Το σχήμα στα δεξιά δείχνει το συνεχές ρεύμα που διαταράσσεται από το εναλλασσόμενο ρεύμα και υπάρχει μια ορισμένη διακύμανση στην τιμή.Η τάση DC στο δεξιό διάγραμμα είναι ίση με την τάση DC στο αριστερό διάγραμμα μετά την εξάλειψη του σήματος παρεμβολής.Το κόκκινο τετράγωνο στο σχήμα αντιπροσωπεύει το αποτέλεσμα μετατροπής του μετατροπέα AD.
Ιδανική τάση DC χωρίς παρεμβολές
Εφαρμόστε μια παρεμβαλλόμενη τάση DC με μέση τιμή μηδέν
Κάντε 10 μετρήσεις του συνεχούς ρεύματος στις δύο περιπτώσεις του παραπάνω σχήματος και στη συνέχεια τον μέσο όρο των 10 μετρήσεων.
Η πρώτη κλίμακα στα αριστερά μετριέται 10 φορές και οι ενδείξεις είναι οι ίδιες κάθε φορά.Λόγω της επίδρασης του σφάλματος κβαντισμού AD, κάθε ένδειξη είναι 7V.Μετά τον υπολογισμό του μέσου όρου 10 μετρήσεων, το αποτέλεσμα είναι ακόμα 7V.Το σφάλμα κβαντισμού AD είναι 0,7 V και το σφάλμα μέτρησης είναι 0,7 V.
Η δεύτερη κλίμακα στα δεξιά έχει αλλάξει δραματικά:
Λόγω της διαφοράς στο θετικό και το αρνητικό της τάσης παρεμβολής και του πλάτους, το σφάλμα κβαντισμού AD είναι διαφορετικό σε διαφορετικά σημεία μέτρησης.Κάτω από την αλλαγή του σφάλματος κβαντισμού AD, το αποτέλεσμα της μέτρησης AD αλλάζει μεταξύ 6V και 7V.Επτά από τις μετρήσεις ήταν 7V, μόνο τρεις ήταν 6V και ο μέσος όρος των 10 μετρήσεων ήταν 6,3V!Το σφάλμα είναι 0V!
Στην πραγματικότητα, κανένα λάθος δεν είναι αδύνατο, γιατί στον αντικειμενικό κόσμο, δεν υπάρχει αυστηρό 6,3V!Ωστόσο, υπάρχουν πράγματι:
Σε περίπτωση μη παρεμβολής, καθώς κάθε αποτέλεσμα μέτρησης είναι το ίδιο, μετά από μέσο όρο 10 μετρήσεων, το σφάλμα παραμένει αμετάβλητο!
Όταν υπάρχει κατάλληλος βαθμός παρεμβολής, μετά τον υπολογισμό του μέσου όρου 10 μετρήσεων, το σφάλμα κβαντισμού AD μειώνεται κατά μια τάξη μεγέθους!Η ανάλυση είναι βελτιωμένη κατά μια τάξη μεγέθους!Η ακρίβεια μέτρησης βελτιώνεται επίσης κατά μια τάξη μεγέθους!
Τα βασικά ερωτήματα είναι:
Είναι το ίδιο όταν η μετρούμενη τάση είναι άλλες τιμές;
Οι αναγνώστες μπορεί να επιθυμούν να ακολουθήσουν τη συμφωνία για τις παρεμβολές στη δεύτερη ενότητα, να εκφράσουν την παρεμβολή με μια σειρά αριθμητικών τιμών, να υπερθέσουν την παρεμβολή στη μετρούμενη τάση και στη συνέχεια να υπολογίσουν τα αποτελέσματα μέτρησης κάθε σημείου σύμφωνα με την αρχή μεταφοράς του μετατροπέα AD και στη συνέχεια υπολογίστε τη μέση τιμή για επαλήθευση, εφόσον το πλάτος παρεμβολής μπορεί να προκαλέσει αλλαγή της ένδειξης μετά την κβαντοποίηση AD και η συχνότητα δειγματοληψίας είναι αρκετά υψηλή (οι αλλαγές πλάτους παρεμβολής έχουν μια διαδικασία μετάβασης, αντί για δύο τιμές θετικού και αρνητικού ), και η ακρίβεια πρέπει να βελτιωθεί!
Μπορεί να αποδειχθεί ότι όσο η μετρούμενη τάση δεν είναι ακριβώς ακέραιος (δεν υπάρχει στον αντικειμενικό κόσμο), θα υπάρχει σφάλμα κβαντισμού AD, ανεξάρτητα από το πόσο μεγάλο είναι το σφάλμα κβαντοποίησης AD, εφόσον το πλάτος του η παρεμβολή είναι μεγαλύτερη από το σφάλμα κβαντισμού AD ή μεγαλύτερη από την ελάχιστη ανάλυση της AD, θα προκαλέσει την αλλαγή του αποτελέσματος της μέτρησης μεταξύ δύο γειτονικών τιμών.Εφόσον η συμβολή είναι θετική και αρνητική συμμετρική, το μέγεθος και η πιθανότητα μείωσης και αύξησης είναι ίσα.Επομένως, όταν η πραγματική τιμή είναι πιο κοντά σε ποια τιμή, η πιθανότητα ποια τιμή θα εμφανιστεί είναι μεγαλύτερη και θα είναι κοντά σε ποια τιμή μετά τον υπολογισμό του μέσου όρου.
Δηλαδή: η μέση τιμή πολλαπλών μετρήσεων (η μέση τιμή παρεμβολής είναι μηδέν) πρέπει να είναι πιο κοντά στο αποτέλεσμα της μέτρησης χωρίς παρεμβολές, δηλαδή, χρησιμοποιώντας το σήμα παρεμβολής AC με μέση τιμή μηδέν και ο μέσος όρος πολλαπλών μετρήσεων μπορεί να μειώσει το ισοδύναμο AD Quantize σφάλματα, βελτίωση της ανάλυσης μέτρησης AD και βελτίωση της ακρίβειας μέτρησης!
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-13-2023
